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Title8502778-Sensores
TagsDoppler Effect Electric Current Magnetic Field Relay Sensor
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Table of Contents
                            1.   Introducción
	1.1.   Características de los sensores
		Fiabilidad
		Confiabilidad
	1.2.   Modelo metrológico de la diana
	1.3.   Tipos de salidas
		1.3.1.   Salidas digitales
			Digital tipo relé
			Digital de estado sólido
		1.3.2.   Salidas analógicas
2.   Sensores
	2.1.   Sensores internos
		2.1.1.   Sensores de presencia
			Fines de carrera mecánicos
			Relés reed
			Efecto Hall
			Magnetoresistivos
			Inductivos
			Capacitivos
			Optoelectrónicos
		2.1.2.   Sensores de posición
		Desplazamiento angular
			Codificadores
			Resolver
		Desplazamiento lineal
			LVDT
			Reglas ópticas
			Reglas magnéticas
			Magnetoestrictivos
		2.1.3.   Sensores de velocidad
		2.1.4.   Sensores de fuerza
		2.1.5.   Acelerómetros
		2.1.6.   Sensores de velocidad angular
			Giroscopio electrónico
			Giroscopio óptico
		2.1.7.   Sensores de orientación
			Compás magnético
			Válvula magnética
			Flux gate
	2.2.   Sensores externos
		2.2.1.   Técnicas de medición de distancia
			Distancia por triangulación
			Distancia por tiempo de vuelo
			Distancia por desplazamiento de fase
		2.2.2.   Sensores de distancia
			Sensores de ultrasonidos
			Sensores de infrarrojos
			Láser
			Radar
		2.2.3.   Técnicas de posicionamiento relativo
			Odometría
			Técnicas inerciales
		2.2.4.   Técnicas de posicionamiento absoluto
		Posicionamiento basado en marcas
			Triangulación
			Trilateración
		GPS
			GPS diferencial
		2.2.5.   Sensores en microbots
			Sensor de presencia
			Sensor de distancia
	2.3.   Sensores de Temperatura
		2.3.1.   Termorresistivos
		Metálicos
		Semiconductores
			Termistores
			Positancias
			Sensores de silicio
		Termopares
	2.4.   Sensor LDR
	2.5.   Captador de aceleración piezoeléctrico
	2.6.   Medida de corriente
3.   Acondicionamiento
	3.1.   Amplificación (Amplificador de instrumentación)
		3.1.1.   Parámetros característicos
		3.1.2.   Amplificador de instrumentación basado en tres AO
			Circuito
		3.1.3.   Análisis teórico
			Ganancias de la etapa de entrada
			Ganancia de la etapa de salida
			Ganancia del AI
			R de comienzo de saturación
		3.1.4.   Práctica de laboratorio
			Circuito con R2 = 220 Ω
			Circuito que sustituye R2 por un potenciómetro de 500 Ω
	3.2.   Filtrado (Filtros activos)
		3.2.1.   Introducción
		3.2.2.   Diagrama de Bode
		3.2.3.   Análisis de un filtro activo
			Circuito
			Identificación y análisis
			Montaje y comprobación práctica
			Valores teóricos de los condensadores
		3.2.4.   Diseño de un filtro activo
			Elección de la aproximación
			Cálculo del orden del filtro
			Obtención de la función de transferencia
			Transformación del filtro a nuestras especificaciones
			Eleccción de la topología
			Calculo de valores de montaje
	3.3.   Aislamiento (Aislamiento galvánico)
		3.3.1.   Introducción
		3.3.2.   Aislamiento óptico
		3.3.3.   Aislamiento óptico de señales digitales
			Circuito
			Cálculos
			Mediciones sobre el circuito
			Modificación del circuito para que las señales de entrada y salida estén en fase
		3.3.4.   Aislamiento óptico de señales analógicas
			Circuito sin realimentación
			Cálculos
			Circuito realimentado
			Cálculos
	3.4.   Circuitos auxiliares
		3.4.1.   Circuito generador de offset
			Circuito
			Cálculos
		3.4.2.   Fuente de corriente
			Circuito
			Cálculos
		3.4.3.   Fuente de tensión
			Circuito
			Cálculos
			Montaje práctico
4.   Adquisición
	4.1.   Introducción
		4.1.1.   Teorema de muestreo
		4.1.2.   Aliasing
	4.2.   Adquisición de datos
		4.2.1.   Convertidor analógico-digital
		4.2.2.   Convertidor digital-analógico
5.   Medida de temperatura con PT100
	5.1.   Introducción
	5.2.   Acondicionamiento
		5.2.1.   Circuito de polarización y puente de medida
		5.2.2.   Etapa de amplificación
		5.2.3.   Etapa de filtrado
			Alternativa
	5.3.   Adquisición de datos
		5.3.1.   Temperatura
			Panel frontal
			Diagrama de Bloques
6.   ¿Cómo funciona el Segway?
	6.1.   Introducción
	6.2.   ¿Qué es el Segway?
	6.3.   ¿Cómo se maneja?
	6.4.   ¿Cómo funciona?
		En parado
		En movimiento
	6.5.   Conclusión
                        
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Page 1

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/

Page 2

Índice
1. Introducción...............................................................................1

1.1. Características de los sensores............................................................1
Fiabilidad.........................................................................................................................2
Confiabilidad....................................................................................................................2

1.2. Modelo metrológico de la diana............................................................2
1.3. Tipos de salidas....................................................................................3

1.3.1. Salidas digitales..........................................................................................3
Digital tipo relé................................................................................................................3
Digital de estado sólido....................................................................................................3

1.3.2. Salidas analógicas......................................................................................4

2. Sensores....................................................................................5
2.1. Sensores internos.................................................................................5

2.1.1. Sensores de presencia................................................................................5
Fines de carrera mecánicos.............................................................................................5
Relés reed........................................................................................................................5
Efecto Hall.......................................................................................................................5
Magnetoresistivos............................................................................................................5
Inductivos........................................................................................................................6
Capacitivos......................................................................................................................6
Optoelectrónicos..............................................................................................................6

2.1.2. Sensores de posición..................................................................................7
Desplazamiento angular........................................................................................7

Codificadores...................................................................................................................7
Resolver...........................................................................................................................8

Desplazamiento lineal...........................................................................................8
LVDT................................................................................................................................8
Reglas ópticas.................................................................................................................9
Reglas magnéticas...........................................................................................................9
Magnetoestrictivos..........................................................................................................9

2.1.3. Sensores de velocidad................................................................................9
2.1.4. Sensores de fuerza.....................................................................................9
2.1.5. Acelerómetros..........................................................................................10
2.1.6. Sensores de velocidad angular.................................................................11

Giroscopio electrónico...................................................................................................11
Giroscopio óptico...........................................................................................................11

2.1.7. Sensores de orientación...........................................................................11
Compás magnético........................................................................................................11
Válvula magnética.........................................................................................................12
Flux gate........................................................................................................................12

2.2. Sensores externos..............................................................................12
2.2.1. Técnicas de medición de distancia...........................................................12

Distancia por triangulación............................................................................................12
Distancia por tiempo de vuelo.......................................................................................12
Distancia por desplazamiento de fase............................................................................13

2.2.2. Sensores de distancia...............................................................................13
Sensores de ultrasonidos...............................................................................................13
Sensores de infrarrojos..................................................................................................13
Láser..............................................................................................................................14
Radar.............................................................................................................................14

i

Page 27

Acondicionamiento

3.1.3. Análisis teórico
Ganancias de la etapa de entrada

Si V2=0 ,
Va−V1

R1
=
V1−0
R2

y
0−Vb
R3

=
V1−0
R2

, entonces:

Va=1 R1R2 V1 y Vb=− R3R2 V1
Si V1=0 ,

Vb−V2
R3

=
V2−0
R2

y
0−Va
R1

=
V2−0
R2

, entonces:

Vb=1 R3R2 V2 y Va=− R1R2 V2
Ahora por superposición:

Va=1 R1R2 V1− R1R2 V2
Vb=1 R3R2 V2− R3R2 V1

Como R1=R2=R :

Vd '=Vb−Va=12RR2 V2−V1=Ad⋅Vd ; Ad=12⋅10k220 =91,91
Vcm'=VbVa

2
=
V2V1
2

=Acm⋅Vcm ; Acm=1

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Acondicionamiento

Ganancia de la etapa de salida

Si Vb=0 ,
Vo−0
R5

=
0−Va
R4

, entonces: Vo=−R5R4 Va

Si Va=0 ,
Vo− R7R6R7 Vb

R5
=
 R7R6R7 Vb−0

R4
, entonces:

Vo=1 R5R4  R7R6R7 Vb
Ahora por superposición:

Vo=1 R5R4  R7R6R7 Vb− R5R4 Va
Como R4=R5=R6=R7=R :

Vo=Vb−Va=As⋅Vd ' ; As=1
Ganancia del AI

Vo=12RR2 ⋅Vd ; A=12RR2 =91,91
La ganancia teórica del Amplificador de Instrumentación es de 91,91 para una R2=220

y de 41 para una R2=500
R de comienzo de saturación

Como la tensión de saturación ideal del amplificador es en este caso Vsat=15V y la señal
de entrada Vd es una tensión senoidal de 100mV de valor de pico y frecuencia 1kHz; tenemos que

la ganancia de saturación es A≥150 . Entonces:

R2sat≤ 20k
150−1

=134,23

3.1.4. Práctica de laboratorio
Ci rcuito con R2 = 220 Ω

Tras someter el circuito de la figura a una tensión de entrada en modo diferenecial de tipo

senoidal, amplitud 100mV y frecuencia 1kHz pudimos medir a la salida una señal amplificada de valor

de pico 9,6 V, lo que nos da una ganancia de 96, frente a los 91,91 teóricos.

Esta variación con respecto a los cálculos teóricos puede ser debida a diversos factores:

– En primer lugar, y como causa principal la imprecisión en la regulación del

generador de ondas, ya que la señal que este nos da es de muy baja calidad;

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