TRANSDUCTORES DE PRESIÓN
1.- Transductores de presión mecánicos
Pueden medir la presión de manera directa o indirecta.
De manera directa
Comparándola con la que ejerce un líquido de densidad y altura conocidas (Tubo en
U)
De manera indirecta:
a través de la deformación que experimentan diversos elementos elásticos constituyentes del transductor (Tubo Bourdon, en espiral y en hélice, diafragma, fuelle, etc.)
Manómetro de tubo en U:
se utiliza para medir presiones cercanas a la atmosférica. Consta de un tubo en forma de U (generalmente contiene mercurio) con una de las ramas abiertas, mientras que en la otra
se aplica la presión a medir. Como la presión es distinta en las dos ramas hay un desplazamiento del mercurio, de manera que la presión p a medir es:
Tubo Bourdon
Es un tubo de sección elíptica, y curvado de manera que forma un anillo casi perfecto. Al aplicar presión al fluido contenido en su interior, el tubo tiende a enderezarse, transmitiéndose el movimiento de su extremo (por un sistema de engranaje) a una aguja que se desplaza por una escala graduada.
Elementos en espiral y en hélice
Se forman enrollando un tubo Bourdon, lo que da lugar a un desplazamiento considerable del extremo libre y a un movimiento más amplio de la aguja indicadora.
Diafragma
Consiste en una o varias cápsulas o diafragmas circulares soldados entre sí por sus bordes, de manera que al aplicar una presión, cada cápsula se deforma y la suma de todas estas pequeñas deformaciones es amplificada a continuación por un juego de palancas, y transmitida a una aguja indicadora.Fuelle
Es similar al de diafragma, constando de una sola pieza (fuelle) en la dirección de su eje, la cual puede dilatarse o comprimirse a causa de la presión.
Manómetros de presión absoluta
Usan la combinación de dos fuelles, uno como medida de la presión relativa y otro para medir la atmosférica. El movimiento resultante de la unión de los dos fuelles equivale a la presión absoluta.
2.- Transductores de presión electromecánicos
Utilizan un elemento mecánico elástico (Bourdon, espiral, fuelle,etc) combinado con un transductor eléctrico que se encarga de generar la señal eléctrica correspondiente.
Galgas extensiométricas
Las galgas extensiométricas se basan enla variación de longitud y diámetro (y, por lo tanto, de resistencia)
Que tiene lugar en un hilo de conductor o semiconductor al ser
sometido a un esfuerzo mecánico como consecuencia de unapresión (efecto piezoresistivo). En general el valor de la resistencia cumple la expresión:
TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA
La medida de la temperatura se realiza con mucha frecuencia en la industria. Los transductores de temperatura más importantes son.
Termoresistencias
Se basan en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. Se denominan también sondas de resistencia, sondas termométricas o simplemente resistencias RTD. Sabemos que existe una relación entre la resistencia y la temperatura de un cuerpo que sufren se suelen medir mediante
Termistores
Se basan en la variación de la resistencia de un semiconductor con la temperatura. En función de cómo varía la resistencia con la temperatura se clasifican en:
– Termistores o resistencias NTC: son de coeficiente de temperatura negativo, es decir la resistencia disminuye al aumentar la temperatura y viceversa.
– Termistores o resistencia PTC: son de coeficiente de temperatura positivo, es decir la resistencia
aumenta o disminuye al aumentar o disminuir respectivamente la temperatura.
Se utilizan como medida de temperatura en motores eléctricos, hornos, protección de sobrecargas, etc.
Termopares
Se basan en la fuerza electromotriz creada en la unión de dosmetales distintos por uno de sus extremos (efecto Seebeck). Cuando la unión se calienta aparece una diferencia de potencial entre los extremos libres.
El efecto Seebeck recoge conjuntamente dos efectos: Peltier y Thomson.
El efecto Peltier provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando circula una corriente a través de la unión.
El efecto Thomson consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperatura.
Los termopares más utilizados son:
– cobre-constantan (-200 a 260 ºC). Resistentes a la corrosión y se pueden utilizar tanto en atmósferas oxidantes o reductoras.
– Hierro-constantan(300 a 750 ºC). Se emplea en atmósferas escasa de oxígeno.
– Cromo- Alumel (500-100 ºC). Se emplea en atmósferas oxidantes.
TRANSDUCTORES DE LUZ
Hacen uso de las radiaciones luminosas. Los más importantes son las fotorresistencias o LDR, los fotodiodos y los fototransistores.
LDR: varían su resistencia dependiendo de la luz que inciden sobre ellas. Son de coeficiente d
luznegativo, es decir la resistencia disminuye al aumentar la luz o viceversa.
La ley de variación de la resistencia en función de la energía luminosa recibida es:
donde k y α dependen del material que constituye la resistencia.
La rapidez de respuesta de las LDR es escasa.
Fotodiodos
Su funcionamiento se basa en la conducción inversa de un diodo cuando éste se somete a la acción de la luz. Al aumentar la cantidad de luz incidente se incrementa la circulación de corriente inversa.
Cuando no hay luz se comportan como un diodo normal.
Fototransistores
Funcionan de manera similar a la de un transistor normal en el que la corriente que se inyecta por la base del transistor ha sido suministrada por la luz.
COMPARADORES O DETECTORES DE ERROR
La diferencia entre el valor medio de la variable controlada y el valor de consigna se puede obtener por diferentes procedimientos:
– Neumáticos: Se determina la diferencia de dos señales en forma de presión mediante el uso de un fuelle. Cuando ambas presiones son iguales el señalador se mantiene en la posición central.
– Mecánicos: se comparan por ejemplo dos movimientos. Una de las barras determina el punto de consigna. Cuando ambas coinciden la barra central está perpendicular a las barras A y B.
– Eléctricos: Puente de potenciómetros.
La señal de error se obtiene, en este caso como una diferencia de potencial entre dos cursores – Electrónicos: La comparación se puede realizar a base de dispositivos electrónicos.
ACTUADORES O ELEMENTOS FINALES DE CONTROL
Los actuadores son los elementos finales de control que funcionan como órganos de mando de una válvula, compuerta, etc entre los que pueden estar las bobinas y los relés, capaces de obedecer a una señal eléctrica o neumática procedente del controlador.
Se pueden emplear servomotores de válvula o de pistón sobre los que actúa la presión del aire o de otro fluido.
Desde el punto de vista eléctrico existen los servomotores de c.c y de c.a. Los de c.c presentan un mayor rendimiento que los de c.a.
Los tipos de amplificadores más usados son de tipo electrónico o hidráulico.
Los circuitos finales de control más empleados son: cilindros hidráulicos, motores de c.c., motores de c.a. y motores paso a paso.