Defina Que Es Una Variable Física

 

1.1 Defina Defina que es una variable física física Es la representación de un parámetro de algún fenómeno físico mediante el cual a su vez se describan su comportamiento. 1.2 Defina Defina que es una magnitud física física Que asigna los valores numéricos a esto a través de una variable o constante física. 1.3 comple complete: te: Un transductor es aquel dispositivo que transforma un tipo de energía en otro. 1.4 Relacione cada uno de los siguientes principios principios de transducción con la descripci descripción ón que mejor se ajuste a cada uno y escríbalos donde corresponda en la tabla siguiente. Resistivo

piezoresistivo

Piezoeléctricos

ultrasónico

Principio de transducción Piezoresistivo

Descripción Hace el uso de la relación entre la resistencia eléctrica y la deformación de un material.

Piezoeléctricos

Se vale de materiales con la peculiaridad de generar carga eléctrica cuando una presión externa es aplicada sobre estos. Se basa en el efecto de Doppler, además de que se hace estos materiales piezoeléctricos Utiliza los cambios de resistencia

Ultrasónico

Resistivo

1.5 Escriba el nombre correspondiente de cada una de llas as estructuras capacitivas que se representan de manera gráfica en las siguientes figuras.

, Capacitor de placas

Capacitor de

Capacitor de

Paralelas

interdigitado

franja

1.6 Calcule el valor de capacitancia en capacitor capacitor de placas paralelas con área de trasl traslape ape de 10µm2 y una distancia entre placas de 2µm. considere ε0 = 1 y ε1 = 0.05x10-12 г/m

 

1.7 Agrupa los siguientes principios de transducción en la tabla siguiente siguiente según correspondan Efecto Hall

efecto Seebeck

Efecto Joule

transducción basada en la ley de Faraday

Corriente de Eddy Efecto de peltier

efecto Thompson

Transducción magnética Efecto Hall Transd Tra nsducc ucción ión basa basada da en la ley ley de Farada Faraday y Corriente de Eddy

Transducción térmica Efecto Thompson Efecto Efecto Joule Joule Efecto de peltier  Efecto Seebeck

1.8 Considerando la ecuación de efecto de Joule calcule calcule el calor producido (Q) por un voltaje de 25V aplicando una resistencia de 1KΩ durante 5seg  I 

=

  25 V  1 K Ω

25 mA 

=

2

Q= I   Rt =( 25 mA )

2

( 1 K Ω ) ( 5 seg )=3.125 Joules

1.9 comple complete: te: La resistividad es la resistencia específica que presenta un material al paso de una corriente 1.10 Calcule Calcule la resistenci resistencia a de un un trozo trozo de material material con con se sección cción circu circular lar de 1mm de -8 diámetro una longitud de 30mm y una resistividad de 1.71x10 Ωm

 A =

πD 4

−3

2

=

π ( 1 x 10 4

2

) =7.85 x 10−

7

m2

−8

 ρι ( 1.72 x 10 Ω m)( 30 mm )  R =  =   =6.57 x 10−4 Ω −7 2  A 7.85 x 10 m 1.11 1.1 1

Expliq Explique ue c cuan uando do ocur ocurre re el el efect efecto o ffoto otoelé eléctr ctrico ico..

Ocurre cuando se hace incidir un fotón en un material y dicho material emite un electrón. Consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética. A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz.

 

1.12

Explique Explique qué qué aplicac aplicaciones iones tiene el princi principio pio de transducció transducción n qui quimicomico-elect electrico rico

El principio de transducción químico-eléctrico se basa en la idea de generar una señal eléctrica manipulable a partir de una actividad química. Las formas en la que se lleva a cabo este tipo de transducción son muy variadas y dependen del tipo de fenómeno químico del que se trate, así como del producto químico derivado de este fenómeno y que se desea transducir. Como todos Como todos los tip tipos os de sistem sistemas as estudi estudiado ados, s, es este te tambié también n req requie uiere re de un med medio io controlado para su correcto funcionamiento, ya que la calidad de señal de salida que entregue el transductor se ve comprometida si existe variación de temperatura o una concentración de algún componente que genere alteraciones en la medición, aun cuando este tipo de transductor es selectivo al componente que se desea medir. Por ejemplo, algunos transductores son selectivos a partículas de alcohol en el aire, pero si existe una gran variación variación de temperatura temperatura,, este mismo transducto transductorr podría detectar conce concentrac ntraciones iones de benceno e incluso monóxido de carbono al mismo tiempo, lo que se vería reflejado en una señal eléctrica ruidosa y de poca utilidad. Una característica importante de este tipo de transductores es que la parte receptora del transductor que está en contacto con el fenómeno a medir no debe presentar reacción química alguna, de otra manera alteraría la medición. 1.13 Explique Explique cuál cuál es la diferenc diferencia ia entre entre un sensor, sensor, un transductor transductor y un actua actuador. dor. Radica en que le transductor simplemente cambia el dominio de la variable mientras que el sensor proporciona una salida útil para ser usada como variable de la entrada a un sistema de proceso de la información y el actuador se encarga de ejecutar la acción determinada por el sistema de procesamiento de la información. 1.14 Completa Completa la tabla tabla siguiente siguiente con los principios principios de transdu transducción cción que se se em emplean plean para medir cada variable física enunciada. Variable física Fuerza Velocidad  Aceleración

Principios de transducción

Presión Temperatura 1.15 Las caract caracterís erísticas ticas estáticas estáticas de un sensor sensor se refieren refieren a aquellos aquellos rasgos rasgos q que ue no cambian con el tiempo mientras que las características dinámicas son aquellas que describen al sensor en función del tiempo. 1.16 Relacione Relacione en en la tabla tabla siguien siguiente te cada cada una de las las car caracter acterísti ísticas cas referid referidas as c con on su definición. Características Offset Rango

Definición Se define como un corrimiento en el eje y de la curva de salida de un sensor Constituye el intervalo presente entre el valor mínimo el valor máximo la variable físicayque puede medir de el sensor

 

Resolución Sensitividad

1.17 1.1 7

Es el cambio más pequeño en la variable física que le es posible registrar. Se define como la entrada mínima que requiere para provocar una salida

Expliq Explique ue qu que e es la dife diferen rencia cia entr entre e precis precisión ión y exac exactit titud ud

La diferencia entre exactitud y precisión es que la exactitud se define como la diferencia máxima entre la salida actual de sensor y la precisión se refiere el grado de repetividad de una medida. 1.18 1.1 8

Realic Realice e la gráfic gráfica a de una curva curva con con hist histére éresis sis

1.19 Defina 1.19 Defina que es el el tiemp tiempo o de respue respuesta sta de un un senso sensorr Se define con el periodo que transcurre desde que la variable sensada presenta un cambio de estado y el sensor l registra. 1.20

complete:

La no linealidad dinámica de sensor es el grado de distorsión que presenta este al debido a los cambios abruptos del fenómeno que se está sensando 1.21

complete:

El término de sensor inteligente fue propuesto por primera vez a mediados de la década de 1980

 

1.22 1.2 2

Realic Realice e un diagram diagrama a de los modos modos de integ integrac ración ión de un senso sensorr inte intelig ligent ente e

1.23 1.2 3

Expliq Explique ue cua cuando ndo se pued puede e conside considerar rar que que un sensor sensor es int inteli eligent gente e

Se considera como una de las características y ventajas principales de un Smart sensor. La compen compensac sación ión de datos datos se puede puede utiliz utilizar ar para para cor correg regir ir caract caracterí erísti sticas cas como como la sensibilidad, la falta de linealidad, la variación de la señal con el tiempo y el ruido. La compensación de cualquier error supone obtener un sensor más preciso 1.24 1.24

Defi Defina na que que sig signi nifi fica ca el el term termin ino o MEMS MEMS

Es una abreviación [por sus siglas en ingles] de Sistema Micro-Electro-Mecánico. 1.25 1.25

1.26 1.26

Comp Comple lete te el si sigu guie ient nte e dia diagr gram ama: a:

Elemento de

Unidad de

microsensado

transducción

Expl Expliq ique ue q que ue es es un sen senso sorr de est estad ado o soli solido do

Son sensores que no tienen partes móviles. Es un sensor están formado por estructuras especializadas las cuales constituyen la base de funcionamiento de este. Los sensores de estado sólido como los MEMS cuenta con unidades adicionales que contienen a la electrónica la cuales se encarga de extraer la información de la estructura especializada y convertirla en una señal eléctrica útil para el usuario.

 

 

1.27 1.2 7

Comple Completa ta la tabla tabla que se presen presenta ta a contin continuac uación ión

 Actuador

Definición

Neumático

Los actuadores neumáticos transforman la energía acumulada de aire comprimido en el trabajo mecánico de movimiento rotatorio o movimiento rectilíneo El funcionamiento de los actuadores hidráulicos es muy semejante al de los actuadores neumáticos ya que ambos dispositivos que transforman la energía almacenada de un fluido de presión en trabajo mecánico de movimiento circular o rectilíneo Es un actuador que transforman la energía eléctrica en energía mecánica ya que son rotacional o lineal

Hidráulico

Eléctrico

Principio de funcionamiento El aire comprimido constituye una forma de energía mecánica que se puede almacenar para ser utilizada posteriormente.

Clasificación La fuente de energía es el aire a presión Por ejemplo: cilindro neumáticos motores neumáticos válvulas neumáticas y electroneumaticas  

Cilindro hidráulicos Se transmiten a  Actuadores lineales través de un actuadores de giro sistema de distribución que en general está conformando por tubos o mangueras. Esta energía es función de caudal y la presión del aceite que circulan en el sistema.

Que una partícula que carga eléctricamente ubicado dentro de un espacio de acción de un campo

Corriente directa Corriente alterna Y paso a paso

magnético 1.28 En el ámbito ámbito de la la física física una partíc partícula ula eléctri eléctricamen camente te ca cargada rgada cierto cierto est está á exp expuesta uesta a una fuerza electromagnética. Escriba la expresión que define esta fuerza. →

 F  E

=e (B + vu B )

1.29 Algunas Algunas de las princi principales pales caracterís características ticas de los actuadores actuadores de corrien corriente te directa directa radica en que al variar al voltaje de alimentación es posible modificar la velocidad. Explique cómo se lograría esta variación de velocidad en los motores de corriente alterna (CA). Los motores de CA dependen fundamentalmente de la la frecuencia de operación del voltaje aplicando para modificar los rangos de velocidad.

 

1.30 Explique Explique cuál cuál es la diferenc diferencia ia que hay entre entre un cilindro cilindro de si simple mple efecto efecto y uno de doble efecto Cilindro de Simple efecto  Avanza hacia su posición final delantera. Al desconectar el aire comprimido, el muelle muelle de reposición aplica fuerza sobre el émbolo y el vástago se desplaza hacia su posición final posterior.   posterior. Cilindro de doble efecto Ejecuta movimientos alternos, cambiando de sentido cuando se aplica aire comprimido en uno de los dos lados. La amortiguación en las dos posiciones finales evita que el émbolo choque con fuerza en los extremos.

 

Conclusión:

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y de gas. Los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, pero es muy costosa. Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecánicos y electrónicos. Los actuadores neumáticos, los más usados en las industrias son actuadores de posicionamiento, es decir: posicionar objetos. Los actuadores son elementos importantes en la industria ya que debido a ellos es posible que los robots puedan realizar diversas tareas ya que su misión es generar el movimiento de los elementos de estos según las órdenes dadas por una unidad de control, cada uno de los sistemas