Tipos de Sensores

Tipos de Sensores

ALUMNO: MARTIN CEDRES PROFESOR: SERGIO BENITEZ MATERIA: E.C.I. CURSO: 3 DIVISION: 4

ESCUELA: E.E.T.N°2 Pagina Principal

1) SENSORES DE TEMPERATURA (NTC,PTC). 2) SENSORES DE LUZ (LDR). 3) SENSORES DE MAGNETICO (EFECTO HALL). 4) SENSORES DE PRESION (FOTODIODOS, FOTOTRANSISTORES).

5) SENSORES DE HUMEDAD. 6) SENSORES DE GAS.

Sensores y dispositivos de medición Los sensores constituyen el principal medio de enlace entre los procesos industriales ylos circuitos electrónicos encargados de controlarlos o monitorearlos. Este capítulo examina los conceptos generales relacionados con los sensores eléctricos, haciendo énfasis en los principales tipos disponibles para aplicaciones industriales, sus principios de funcionamiento y la interpretación de sus características estáticas y dinámicas Generalidades Los sensores o transductores, en general, son dispositivos que transforman una cantidad física cualquiera, por ejemplo la temperatura, en otra cantidad física equivalente, digamos un desplazamiento mecánico. En este capítulo nos referiremos principalmente a los sensores eléctricos, es decir aquellos cuya salida es una señal eléctrica de corriente o voltaje, codificada en forma análoga o digital. Los sensores posibilitan la comunicación entre el mundo físico y los sistemas de control, tanto eléctricos como electrónicos, utilizan doce extensivamente en todo tipo de procesos industriales y no industriales para propósitos de monitoreo, control y procesamiento. En un sentido más amplio, el uso de los sensores no se limita solamente a la medición o la detección DC cantidades físicas. También pueden ser empleados para medir o detectar propiedades químicas y biológicas. Asimismo, la salida no siempre tiene que ser una señal eléctrica. Por ejemplo, muchos termómetros utilizan como sensor una lámina vi metálica, formada por dos metales con diferentes coeficientes de dilatación, la cual produce un desplazamiento (señal mecánica) proporcional a la temperatura (señal térmica). De hecho, desde un punto de vista teórico, tanto la entrada como la salida de un sensor pueden ser una combinación cualquiera de los siguientes seis tipos básicos de variables existentes en la naturaleza: • Variables mecánicas. Longitud, área, volumen, flujo másico, fuerza, torque. Presión, velocidad, aceleración, posición, longitud de onda acústica, intensidad acústica, etc. • Variables térmicas. Temperatura, calor, entropía, flujo calórico, etc. • Variables eléctricas. Voltaje, corriente, carga, resistencia, inductancia, capacitancia, constante dieléctrica, polarización, campo eléctrico, frecuencia, momento bipolar, etc. • Variables magnéticas. Intensidad de campo, densidad de flujo, momento magnético, permeabilidad. etc. • Variables ópticas. Intensidad, longitud de onda, polarización, fase, reflectancia, transmitancia, etc. • Variables químicas o moleculares. Composición, concentración. Potencial redox, rata de reacción, ph. olor, etc.

En la práctica de la electrónica industrial. Sin embargo. Los sensores preferidos. Y a los cuales dedicaremos la mayor atención en este curso. Son aquellos que no reciben una señal de salida ch5ct rica. Ello se debe a las numerosas ventajas que proporcionan los métodos electrónicos para el control y medición de procesos. Las siguientes son algunas de ellas: • Debido a la naturaleza Eléctrica de la materia, cualquier variación de un parámetro 110 eléctrico (temperatura. humedad, presión, etc...) viene siempre acompañada por la variación de un parámetro eléctrico (resistencia, capacitancia. inductancia, etc.). Esto permite realizar sensores eléctricos prácticamente para cualquier variable, eléctrica o no eléctrica. Lo importante es seleccionar el material adecuado. Se pueden implementar sensores no intrusivos. Es decir que no extraen energía del sistema bajo medición. Esta operación se realiza mediante el uso DC técnicas de amplificación. También se dispone de una gran variedad de recursos para acondicionar o modificar las señales a necesidades particulares. Así cono para presentar o registrar la información suministrada. Muchos de estos recursos filtros. La transmisión de señales eléctricas es más versátil. Limpia y segura que la de otros tipos (le señales mecánicas). No obstante. Estas técnicas pueden ser más convenientes en algunas situaciones específicas. Por ejemplo atmósferas explosivas e altamente ionizadas.

Estructura y principio de funcionamiento Todos los sensores utilizan uno o más principios físicos o químicos para convertir una variable de entrada al tipo de variable de salida más adecuado para el control o monitoreo de cada proceso particular. Estos principios o fenómenos se manifiestan en forma útil en ciertos materiales o medios y pueden estar relacionados con las propiedades del material en sí o su disposición geométrica. La función del transductor primario es convertir la magnitud física a medir en otra mas fácil de manipular. Esta última no tiene que ser necesariamente de naturaleza eléctrica. Por ejemplo, un bimetal, que es un dispositivo formado por dos metales de distintos coeficientes de dilatación, es un tipo de transductor primario porque convierte tina va ración de temperatura en un desplazamiento físico equivalente. Este último puede ser Utilizado para mover una aguja o accionar un interruptor. Otros ejemplos son los tubos de Bordón (presión), los tubos de Pitos (velocidad de flujo), los rotos metros (caudal), los flotadores (nivel), las termocuplas (temperatura), etc. El transductor o transductores secundarios, cuando son requeridos, actúan sobre la salida del transductor primario para producir una señal eléctrica equivalente. Una vez obtén ida, esta última es sometida a un proceso de acondicionamiento y amplificación para ajustarla a las necesidades de la carga exterior o de la circuitería de control.

Comp. Ejemplo, considérese el sensor electrónico de presión. En este caso, la presión asociada con el fluido se traduce inicialmente en un desplazamiento o deyección proporcional utilizando Como transductor primario un diafragma u otro elemento elástico especialmente diseñado para esta función. A continuación, esta de-flexión es convertida en una señal eléctrica equivalente utilizando como transductor secundario una galga extensiométrico semiconductora u otro tipo de elemento especialmente diseñado para convertir movimiento en electricidad. Por último, la señal eléctrica producida se acondiciona, modifica o procesa mediante circuitos electrónicos adecuados con el fin de obtener la respuesta y las características finales deseadas Sensores y dispositivos de medición La circuitería anterior constituye el bloque de tratamiento de señal. Adicionalmente, muchos sensores incluyen tina etapa de salida. Conformada por relés, amplificadores de potencia, conversores de código, transmisores, y otros tipos de dispositivos y circuitos, cuya función es adaptar la señal entregada por el bloque de acondicionamiento o tratamiento a las necesidades específicas de la carga. Generalmente, tanto la etapa de salida como la de tratamiento de señal, incluyen también circuitos de protección contra sobrevóltajes, interferencia electromagnética (EM 1), interferencia de radiofrecuencia (RFI), y otros fenómenos que son comunes en los ambientes eléctricos industriales. Tipos de sensores Muchos transductores utilizados en los procesos industriales para convertir variables físicas en señales eléctricas o de otro tipo, necesitan de tía o más fuentes auxiliares de energía para realizar su acción básica. Los sensores basados en este tipo (los transductores se denominan Mm. activos o moduladores y se empacan principalmente para medir señales débiles). La contraparte de los sensores activos son los sensores pasivos o generadores, los cuales pueden realizar su acción básica DC transducción sin la intervención de la fuente de energía auxiliar. Un ejemplo lo constituyen las termocuplas o termopares, las cuales producen directamente un voltaje de salida proporcionada a la temperatura aplicada. Además de la distinción entre pasivos y activos, los sensores electrónicos pueden ser también clasificados de acuerdo al tipo de señal de sal ida que entregan, el tipo de variable o variables físicas que detectan, el método de detección, el modo de funcionamiento, la relación entre la entrada y la sal ida (función de transferencia) y otros criterios, Dependiendo del tipo señal de salida, por ejemplo, un sensor puede ser analógico o digital. Los sensores analógicos entregan como salida un voltaje o una comente continuamente variable dentro del campo de medida especificado. Los rangos de voltaje de salida son muy variados, siendo los más usuales

+10V. +5V, ±10V, ±5V y ±1V. La salida por loop de corriente es particularmente adecuada para ambientes industriales por las siguientes razones: • Permite ubicar sensores en sitios remotos y peligrosos. • Permite reducir a dos centímetros de alambres por sensor. • Permite aislar eléctricamente los sensores de los instrumentos DC medición. • Proporciona mayor confiabilidad puesto que es relativamente inmune a la captación de ruido y la señal no se degrada cuando se transmite sobre largas distancias. Los sensores digitales entregan como salida un voltaje o una corriente variable en forma DC salíos o pasas discretos de manera codificada, es decir con su valor representado en algún formato de pulsos o palabras, digamos PWM o binario. La interfase o protocolo HART (Highiway Addressahte Renwte Transducer), por ejemplo, basada en el estándar de corriente análogo de 4 a 20 mA combinado con técnicas de procesamiento digitales, provee comunicaciones punto a punto y multidrop sobre cables hasta de 3,048 metros y a velocidades hasta de 1 .2 kbps (kilobits por segundo). La comunicación multidrop implica que varios sensores pueden compartir una misma línea de datos. Un caso particular de sensores digitales son los detectores todo o nada los cuales, corno su nombre lo sugiere, tienen una salida digital codificada de sólo dos estados y únicamente indican cuándo la variable detectada rebasa un cierto valor umbral o límite. Un ejemplo de sensores según el tipo de señal de salid y capacitivos examinados en el. Otra variante de los sensores digitales son los sensores cuasi digitales, los cuales entregan una salida análoga en forma de frecuencia que es relativamente fácil de convertir a una señal digital propiamente dicha. Dependiendo de la naturaleza de la magnitud o variable a detectar, existen sensores de temperatura, presión, caudal, humedad, posición, velocidad, aceleración, vibración, fuerza, torque, flujo, corriente, gases, pH, proximidad, contacto, imagen, etc. Estos sensores se basan en la aplicación práctica de fenómenos físicos o químicos conocidos y en la utilización de materiales especiales donde dichos fenómenos se manifiestan de forma útil. Los siguientes son algunos de estos principios y los sensores a los cuales están asociados. • Efectos resistivos. Variación de la resistividad o de la conductividad en conductores, semiconductores y aislantes a partir de la magnitud a medir. Ejemplos: sensores resistivos de posición (potenciómetros), esfuerzo mecánico (galgas extensiométricos). temperatura ( RTDs, termistores), humedad ( hurnistores ),etc. • Efecto capacitivo. Variación de la Constante dieléctrica, la separaciónn entre placas o el área de las placas a partir de la magnitud a medir. Ejemplos sensores capacitivos de desplazamiento, proximidad, presión, nivel, humedad inclinacion.

• Efectos inductivos. Variación de la reluctancia, las corrientes de Foucault o la inductancia mutua a partir DC la magnitud a medir. Ejemplos: sensorcs y detectores inductivos de desplazamiento (LV DTs. resol vers. syncros). velocidad, aceleración, presión. caudal. Flujo, nivel. Fuerza. etc. Efectos térmicos y termoeléctricos. Producción de voltaje o corriente a partir de temperatura, directamente o indirectamente por variación de radiaconess, etc. La producción directa de señales eléctricas a partir de variaciones de temperatura se conoce como efecto Seebeck y constituye el principio de funcionamiento de las termocuplas o termopares y de las termo pilas. Los métodos indirectos más comunes son el efecto termo resistivo (variación de la resistencia), en el cual se basan los termistores y las RTDs, y el efecto piro eléctrico (detección de radiaciones térmicas), en el cual se basan los pirómetros, los radiómetro los analizadores de infrarrojos, y otros dispositivos. También es posible medir temperatura alterando las propiedades de uniones semiconductoras. En este método se basan los sensores de temperatura monolíticos, como el popular LM3S. •Efectos ópticos y electrónicos. Permiten la producción de señales eléctricas a partir de radiaciones luminosas directamente (e. fotovoltaico) o indirectamente por variación de la resistencia y otros parámetros eléctricos (e. fotoeléctricos). Ejemplos: detectores fotovoltaicos de luz, llama, color y humo, detectores fotoeléctricos de proximidad, fotodiodos, fototransistores, opto acopladores, codificadores ópticos, sensores de imagen CCD, sensores basados en fibras ópticas, Efectos autor resonantes. Permiten la producción de oscilaciones eléctricas a partir de fenómenos físicos resonantes como vibraciones mecánicas, ondas acústicas en cuerdas o cavidades, ondas superficiales en líquidos o sólidos, radiaciones nucleares, etc. Ejemplos: resonadores de cuarzo para la medición de temperatura, peso, fuerza y presión; galgas acústicas; sensores basados en cilindros vibrantes, sensores basados en dispositivos de ondas superficiales (SAW), caudalímetros de vórtices, sensores ultrasónicos para la medición de velocidad, caudal, nivel, proximidad. Efectos químicos y electroquímicos. Producen señales eléctricas en respuesta a cambios de concentración de sustancias o iones. Actualmente se dispone también de sensores multifunciónales, hechos de polímeros semiconductivos especiales, en los cuales se presenta un efecto determinado, digamos una variación de la resistencia, para diferentes tipos (le Variables. Por tanto, un mismo sensor multifuncional puede ser utilizado para medir humedad, presión, temperatura, etc., entregando para cada una el mismo tipo de curva de respuesta de salida, figura 3.16. Son realmente varios sensores en uno, con pilles de acceso para cada variable y la posibilidad de incluir sensores adicionales. Otros tipos de sensores especiales son los transmisores y los sensores inteligentes. Los transistores, en particular, son dispositivos que captan la variable a medir a través de un transductor primario y la transmiten a distancia hacia un dispositivo receptor, digamos

el controlador de un proceso, en forma de una señal neumática, electrónica o hidráulica equivalente. Típicamente, los transmisores neumáticos generan una señal estándar de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) para el rango de O al 100% de la variable medida, y los sensores electrónicos análogos una señal de 4 a 20 mA para el mismo rango.Los transductores digitales la envían codificada en algún formato estándar. Los sensores y transductores inteligentes, introducidos por Honcywell en 1983. son sistemas electrónicos completos, basados generalmente en microprocesadores, los cuales, además de su función básica de convertir una variable física en una señal eléctrica equivalente, traen incorporadas funciones adicionales de procesamiento y comunicación como autocalibración, cambio automático del rango de medida. Autodiagnóstico. Compensación ambiental. autocaracterización, interfaces seriales, etc. Son más precisos, estables y confiables que los sensores convencionales, y tienen rangos de medida más amplios. Además, no requieren mantenimiento y simplifican el diseño de sistemas de control.

TERMISTORES NTC LIMITADORES DE PICOS DE CORRIENTE, TIPO DISCO KEYSTONE INRUSH CURRENT LIMITERS RESISTENCIA CODIGO A 25°C ±25% GM (ohms) 3CL-30

CORRIENTE MAXIMA (Arms)

DIAMETRO MAXIMO (mm)

RESISTENCIA A FACTOR DE MAXIMA DISIPACION CORRIENTE (mW/°C) (ohms)

CONSTANTE DE TIEMPO (S)

2.5

8

20

0.06

25

100

3CL-150

5

4.7

14

0.11

15

110

3CL-40

5

6

20

0.11

25

100

3CL-110

10

3.2

10

0.18

8

30

3CL-60

10

5

20

0.18

25

100

3CL-70

16

4

20

0.27

25

100

3CL-80

47

3

20

0.49

25

100

3CL-140

50

1.1

12

0.89

4

90

120

2

24

1.18

30

120

3CL-90

• • •

Para uso en aplicaciones de conmutacion (AC/DC) Se pueden utilizar en 110/220 Vac Alta constante de tiempo: 30 a 120 seg.

APLICACIONES: FUENTES CONMUTADAS

TERMISTORES NTC CODIGO GM

RANGO DE CONSTANTE RESISTENCIA TEMPERATURA CONSTANTE DE DE OPERACION A 25°C DE TIEMPO DIMENSIONES DISIPACION (Ohms) (S) (mW/°C) (°C)

MARCA

DESCRIPCION/ APLICACIONES

RL2012-103

10K ±10%

-50 a +150

7.2

50

DIAMETRO: 5.59mm max.

KEYSTONE

TIPO DISCO, SIN LAQUEAR

TH30K5A1

30K ±0.5%

-40 a +150

8 en aceite 1 en aire

1 en aceite 10 en aire

DIAMETRO: 2.41 mm max.

BETATHERM

EPOXY MINIATURA

W104D2

100K ±2%

-40 a +150

-

-

DIAMETRO: 2.4mm

SENSOR SCIENTIFIC

EPOXI MINIATURA

4

DIAMETRO: 2mm LARGO:4.57mm AXIAL(DO-35)

FENWAL

AXIAL, ENCAPSULADO EN VIDRIO, ALTO RANGO DE TEMPERATURA

DIAMETRO: 9.4mm

MEPCO/ELECTRA

TIPO DISCO, Pd:1W max. PARA PROTECCION DE TRANSITORIOS

DIAMETRO: 9.4mm

TIPO DISCO, Pd:1W max. MEPCO/ELECTRA PARA PROTECCION DE TRANSITORIOS

TH135-104

610-11339

610-11132

100K ±10%

33 ±20%

1300 ±20%

-60 a +300

-25 a +125

-25 a +125

2.5

10

10

60

60

TERMISTORES NTC ENCAPSULADO: axial - vidrio - epoxy TERMISTORES DE VIDRIO MINIATURA RESISTENCIA @25°C (Ohms)

COEFICIENTE DE TEMPERATURA @25°C (%/°C)

RL504-153

15K

-4.33

RL504-203

20K

-4.39

RL504-303

30K

-4.64

RL504-503

50K

-4.77

RL504-104

100K

-4.77

CODIGO GM

• •

Rango de temperatura de operación: -50°C a 260°C Constante de tiempo: 16 segundos

KEYSTONE

•

Constante de disipacion: 0.75 mW/°C

•

Aplicaciones: medición y control de temperatura (dentro de una punta)

TERMISTORES DE VIDRIO AXIALES MINIATURA

CODIGO

GM

RESISTENCIA @25°C ±10% (Ohms)

COEFICIENTE DE TEMPERATURA @25°C (%/°C)

AL3006-102

1K

-3.83

AL3006-202

2K

-3.83

AL3006-502

5K

-3.85

AL3006-103

10K

-4.41

AL3006-503

50K

-4.32

AL3006-104

100K

-4.32

AL3006-504

500K

-4.99

AL3006-105

1M

-5.07

• • •

Rango de temperatura de operación: -50°C a 204°C

•

Tolerancia: ±10% @ 25°C

Constante de tiempo: 3 segundos Constante de disipacion: 2 mW/°C

TERMISTORES MINIATURA DE EPOXY PRECISION 1°C

CODIGO

GM

RESISTENCIA @25°C (Ohms)

COEFICIENTE DE TEMPERATURA (%/°C @25°C)

RL503-103

10K

-4.40

RL503-503

50K

-4.84

RL503-104

100K

-4.78

• • •

Rango de temperatura de operación: -50°C a 150°C

•

Precisión en temperatura: ±1°C @ 25°C

Constante de tiempo: 15 segundos Constante de disipación: 1.4 mW/°C

TERMISTORES NTC SERIE 626 - NTC MINIATURA DE VIDRIO

CODIGO GM

B R @25°C 25/85 (Ohms) ±5% (°K)

TEMPERATURA RESISTENCIA MAXIMA (°C) @Tmax (Ohms)

626-22102

1K

2075

200

75

626-22222

2.2K

2285

200

150

626-22103

10K

3750

200

85

626-22105

1M

4100

300

850

MEPCO//ELECTRA • • • •

Encapsulado en vidrio miniatura Altas temperaturas de sensado, hasta 300°C Baja constante térmica, rápida respuesta Resistente a medios corrosivos

APLICACIONES: SENSADO Y CONTROL DE TEMPERATURA

ELECTRICAL SPECIFICATIONS Resistance at 25°C:

1K-1MegOhms

Resistance tolerance: ±10%, ±5% B-value at 25°C: 2075-4100°K (±5%) Resistance Ratio (25°/125°): 7.25-37.54 Maximum Dissipation: 2.5 mW Dissipation factor: 0.8 mW/°C Maximum temperature (Tmax): 300°C Stability after 1000 hours at Tmax: 40K 100 2K -

Temperatura de Switch (°C) *

Constante de tiempo térmica (seg)

Máxima tensión (a 60°C)

115

80

180Vdc

75

130

265Vrms

80

100

265Vrms

120

-

265Vrms

* temperatura de switch: temperatura donde se duplica la resistencia en frío

• • •

Máxima tensión de operación: 265 Vrms Baja resistencia en frío Altas temperaturas de switch

DIMENSIONES (max) CODIGO GM

D

H

(mm)

(mm)

662-91022

Ninguno

10.8

4.8

662-93036

Azul

12.6

6.5

662-93066

Azul con punto rojo

10.5

5.5

13

5

663-12213

TERMISTORES SERIE 672 - PTC para la protección de motores 18% to 38%/°CTC of R Switch Temperatures, 68° to 137°C Cold Resistance 30 to 250 ohms Los termistores PTC de la serie 672 de MEPCO-ELECTRA están proyectados para ser ubicados dentro del estator de los motores eléctricos (uno por fase), como protección al sobrecalentamiento. Se pueden usar para detectar elevación de temperatura en piezas mecánicas, como rulemanes, engranajes, frenos, sistemas de refrigeración, en componentes eléctricos y electrónicos. Su peso aproximado es de tan solo 1,6 g y pueden soldarse durante 4 seg. a 240°C. Tensión máxima de trabajo: 30V CODIGO GM 672-92046 672-92047 672-92048 672-92049 672-92052 672-92053

Resistencia a 25°C (Ohms) 62 60 60 60 50 52

Temperatura de referencia (°C) 90 100 110 120 140 145

Temperatura de Switch (°C) * 75 88 99 113 130 137

*T switch es la temperatura a la cual se duplica la resistencia

03/08/00

Variación con la temperatura (%/°C) 21 31 33 38 33 33

CODIGO (SIEMENS) P361M155 P371M155 P381M155 P391M155 P411M155 P416M155

Color de los cables VERDE ROJO MARRON GRIS BLANCO/AZUL BLANCO/NEGRO

ENCAPSULADOS

21/08/2002

Sensores de Luz PAR QUANTUM

1. Nuestros sensores QUANTUM-QSO con cable apantallado de 2 metros y conector para HOBO: 2. Rango de Respuesta Espectral PAR: 400 a 700 nm. 3. Calibrado y con salida en mV y Corrección de Coseno 4. Tornillo para montaje superficial o en base de nivelación Ref.: Nivel 5. Calibración para luz Solar o lámpara Eléctrica ref.: QSO-Solar o QSO-Elec 6. Dimensiones modelo QSO: 23 mm diámetro, 25 mm altura 7. Micro sensor MQSO disponible en medidas de 10 mm x 10 mm

RESPUESTA ESPECTRAL Un sensor Quantum ideal daría un énfasis equilibrado a todos los fotones entre 400 y 700 nm y excluiría los fotones por encima y por debajo de estas longitudes de onda. La respuesta de un sensor así se muestra en la gráfica anexa. La forma más precisa Espectroradiómetro.

de

medir

esto

es

con

nuestro

A la derecha se muestra la respuesta espectral de los sensors Quantum QSO. Como muestra la figura, el sensor subestima las longitudes de onda de 400 a 500 nm (luz azul), sobreestima las longitudes de onda de 550650 nm (luz amarilla y naranja), y tiene poca sensibilidad por encima de 670 nm (luz roja). Afortunadamente, las fuentes de luz comunes generan una mezcla de colores y sus errores espectrales se anulan. El sensor mide la luz verde (500-550 nm) con precisión de tal manera que puede utilizarse para medir la radiación transmitida por las hojas. Calibración con Lámpara eléctrica

Calibración con luz Solar Tipo de Lámpara

Error

Tipo de Lámpara

Error

Fluorescente, blanca

±2%

Luz solar

±2%

Fluorescente, blanca

10% alto

Metal Halide

2% bajo

Metal Halide

8% alto

Sodio de Alta Presión

2% bajo

Luz solar

10% bajo

Sodio de Alta Presión 12% alto

ESPECIFICACIONES DEL SENSOR QUANTUM QSO Temperature de operación

-40 a 55 °C; 0 a 100% humedad relativa. Puede sumergirse en agua

Dimensiones

24 mm diámetro, 25 mm alto

Barra de Sensores QUANTUM – FIJO (3, 6, ó 10 sensores) 3 SENSORES QUANTUM EN BARRA DE 50 cm (modelo LQS503-SUN) o (modelo LQS503-ELEC) 3 sensores quantum montados sobre una barra de 50 cm para caracterizar un promedio espacial. Con Corrección de Coseno. Calibrado con luz solar o lámparas eléctricas.

6 SENSORES QUANTUM EN BARRA DE 50 cm (modelo LQS506-SUN) o (modelo LQS506-ELEC) 6 sensores quantum montados sobre una barra de 50 cm para caracterizar un promedio espacial. Calibrado con luz solar o lámparas eléctricas.

10 SENSORES QUANTUM EN BARRA DE 70 cm (modelo LQS7010-SUN) o (modelo LQS7010-ELEC) 10 sensores quantum montados sobre una barra de 70 cm para caracterizar un promedio espacial. Calibrado con luz solar o lámparas eléctricas.

SENSORES MAGNETICOS KMZ10A KMZ10B KMZ10C MAGNETIC FIELD SENSOR TIPO

RANGO DE DETECCION kA/m

TENSION DE ALIMENTACION V

Tamb °C

SENSIBILIDAD mV/V

/ kA/m

RESISTENCIA DEL PUENTE KΩ

KMZ10A

-0,5 a +0,5

5

-40 a 150

14

1,7 ±0,5

KMZ10B

-2,0 a +2,0

5

-40 a 150

4

1,7 ±0,5

KMZ10C

-7,5 a +7,5

5

-40 a 150

1,5

1,4 ±0,4

KMZ10 MAGNETIC FIELD SENSORS

Hmax (typ) opencircuit sensitivity

KMZ1 0A

KMZ1 0B

KMZ1 0C

units

500

2000

7500

A/m

12

5

1.1

(mV/V)/ (kA/m)

Los sensores KMZ10 usan el efecto MAGNETO RESISTIVO, la propiedad por la cual, un material magnético cambia su resistencia en presencia de un campo magnético externo. Esto proporciona un excelente medio para medir con precisión desplazamientos lineales y angulares (por ejemplo en varillas metálicas, levas, cremalleras), pués pequeños movimientos mecánicos producen cambios medibles en el campo magnético. Los sensores de esta serie encuentran aplicación en instrumentación y control de procesos, como también en automatización industrial. APLICACIONES: medición de desplazamientos (con precisión de décimas de milímetro), medición de ángulos de rotación (ignición electrónica en motores), y sensado de corriente en conductores eléctricos.

APLICACIONES

Sensores magnéticos Los sensores magnéticos constituyen los órganos detectores de muchos sistemas de control industriales porque son muy sensibles, exactos, confiables y compactos; tienen una gran afinidad con los sistemas electrónicos y realizan mediciones a distancia, sin necesidad de contacto físico. En este capítulo examinaremos las características generales de algunos de ellos, con énfasis en los sensores que utilizan campos generados por imanes permanentes Generalidades Los sensores magnéticos detectan variaciones o perturbaciones en campo magnéticos. A partir de estos cambios, derivan información sobre propiedades ffísicas, por ejemplo la presencia o ausencia de un objeto o la intensidad de una corriente electrica. En este sentido, a diferencia de otros tipos de sensores, que miden directamente la propiedad física de interés, la salida de los sensores magnéticos siempre requiere alguna norma de procesamiento de señales adicional para traducirla al parámetroo deseado. La importancia de los sensores magnéticos se ha expandido considerablemente a medida que se han desarrollado diversas estrategias para detectar la presencia, intensidad o dirección de campos magnéticos, desde los producidos por laTierra e imanes permanentes o susvemente magnetizados, hasta los asociados con corrientes eléctricas. Los mismos se usan, por ejemplo, como detectores de proximidad, medidores de velocidad y distancia, brújulas de navegación, sensores de corriente, etc. Todas estas propiedades se miden sin necesidad de contacto físico con el medio bajo observación, lo cual constituye uno de sus principales atractivos. Tipos de sensores magnéticos Los sensores magnéticos se catalogan principalmente de acuerdo a su principio de funcionamiento y el rango de intensidades de campo que cubren. Desde este último punto de vista, se habla de sensores de campo bajo, medio y alto.

Los sensores de campo bajo se utilizan para aplicaciones médicas, investigativas y militares. Un ejemplo representativo lo constituyen los dispositivos superconductores de interferencia cuántica o SQUID, desarrollados en 1962. Los mismos están basados en las propiedades de las llamadas uniones josephson y son capaces de detectar campos magnéticos tan pequeños como los del cerebro humano, Otros ejemplos de sensores de campo bajo son los magnetómetros de bobina de búsqueda, de precesión nuclear, de bombeo óptico y de fibra óptica. Los magnetóinetros de bobina de búsqueda, en particular, están basados en la ley de la inducción de Faraday, la cual establece que en una bobina inmersa en un campo magnético variable se induce un voltaje proporcional a la rata de cambio del mismo. Son relativamente económicos y fáciles de fabricar, pero no pueden detectar campos estáticos o que cambian lentamente. Son muy utilizados, por ejemplo, en sistemas inteligentes de control de tráfico. Los sensores de campo medio aprovechan las características, anomalías y cambios (el campo magnético terrestre. Un ejemplo lo constituyen los magnetómetros de compuerta de flujo (fluxgate), desarrollados en 1928 y muy utilizados en sistemas de navegación basados en brújulas. Constan de dos bobinas, una primaria y una secundaria, devanadas alrededor de un núcleo ferromagnético de alta permeabilidad. Al primario se aplica una onda cuadrada, digamos de 10kHz, y en el secundario se recibe como respuesta una señal que representa los cambios en la permeabilidad del iuticlco causados por el campo magnético externo. Los sensores de campo alto Utilizan el campo magnético producido por imanes permanentes para magnetizar o polarizar objetos ferromagnéticos vecinos y detectar así cambios en su propio campo circundante. Son los más empleados a nivel industrial. En esta categoría se incluyen los reedstiwches, las magnetotencias y los dispositivos de efectos HHALL, Wiegand y GMR (magneto resistivo gigante).

Son, los dispositivos comerciales utilizan materiales semiconductores especiales, donde el efecto Hall es más notable. En estos casos, el elemento sensor básico es generalmente una tira de arseniuro de galio (Gas) o de indio (mas) la cual, cuando se poliniza mediante una corriente constante y se sumerge en un campo magnético transversal a su superficie, genera un voltaje proporcional a la intensidad del campo. Este voltaje se refuerza mediante un amplificador operacional incorporado en el producto y se pro-cesa para proporcionar una señal de salida útil. En algunos dispositivos, el voltaje Hall amplificado se proporciona directamente en uno de los pines de salida del componente. Este es el caso de los transductores de efecto Hall lineales. En otros, dicho voltaje se compara con un voltaje de referencia interno para proporcionar una señal de salida digital. Este es el caso de los interruptores de efecto Hall, como el circuito integrado UGN-3020T de Sprague,el cual contiene, en una misma cápsula de 3 pines un sensor de efecto Hall, un amplificador, un schnzitt trigger, un transistor de salida NPN de colector abierto y un regulador de voltaje.

SENSORES DE PRESION SENSYM - SX01, SX05, SX15, SX30, SX100, SX150 0 -1 psi a 0 - 150 psi Los sensores monolíticos de presión de la serie "SX" de SENSYM permiten medir hasta 150 psi (aproximadamente 10 bar). Estan proyectados para trabajar en medios no corrosivos y no iónicos tales como aire y gases secos.

Varios rangos estan disponibles para medir presiones absolutas y diferenciales, desde 0 a 1 psi (SX01) hasta 0 a 150 psi (SX150). Los sensores absolutos (A) tienen una referencia interna al vacío y una salida proporcional a la presión absoluta.

Los sensores diferenciales permiten la aplicación de presión en los dos lados del diafragma.

Esta serie se destaca por la alta impedancia del puente (4500 ohms), lo que posibilita un bajo consumo haciendo posible su uso en instrumentos portátiles a batería. APLICACIONES: electromedicina, barómetros, controles industriales, etc. TIPO

RANGO DE PRESION

PRESION MAXIMA

SENSIBILIDAD (mV/psi)

LINEALIDAD E HISTERESIS ±%FS

FIGUR A

SX01DN

DIFERENCIA L

0 - 1 psi

20 psi

48

0.2

A

SX05DN

DIFERENCIA L

0 - 5 psi

20 psi

36

0.1

A

SX15AN

ABSOLUTO

0 - 15 psi

30 psi

18

0.1

A

SX15DN

DIFERENCIA L

0 - 15 psi

30 psi

18

0.1

A

SX30AN

ABSOLUTO

0 - 30 psi

60 psi

9

0.1

A

SX30D

DIFERENCIA L

0 - 30 psi

60 psi

9

0.1

B

CODIGO

SX30DN

DIFERENCIA L

0 - 30 psi

60 psi

9

0.1

A

SX100DN

DIFERENCIA L

0 - 100 psi

150 psi

3.6

0.1

A

SX150DN

DIFERENCIA L

0 - 150 psi

200 psi

1.8

0.2

A

1 bar = 14.5 psi = 760 mm de Hg.

24/10/2000

FOTOTRANSISTORES CODIGO

IC (mA )

CONDICIONE S Ee (mW/cm2)

VCE O MAX

VCEO sat

(V)

CONMU T. tr-tf (mS)

ENCAPSULAD O

LENT E

ANGULO DE MEDIA POTENCI A (GRADOS )

TIPO

FIGURA

PLANO

80 30 30 70 70 12 20 20 80 12

CERAMIC O METALIC O METALIC O METALIC O METALIC O METALIC

7 10 10 10 10 12 6 6 2 9 9

(V)

FPT610 CLT3160 CLT3170 CLT3020 CLT3030 L14F1 # L14G1 L14G3 L14C1 FPT700 SFH309FA-4 *

3 0. 5 0. 5 0. 1 0. 2 3 6

5 5 5 5 5 0.05 3 3 3 5 0.5

30 50 40 50 40 25 45 45 50 50 35

0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.9 0.4 0.4 0.4 0.7 0.2

3-3 1.5 - 1.5 1.5 - 1.5 1.5 - 1.5 1.5 - 1.5 300 250

P/IMPRESO MINIATURA MINIATURA MINIATURA MINIATURA TO-18 TO-18 TO-18 TO-18 3 mm 3 mm

CURV O CURV O PLANO PLANO CURV

SFH300FA * FPT100 FPT110 PT430F L14Q1 MRD14B #

12 1 1 1 1 1. 4 0. 8 0. 2 1 2

0.5 5 5 1 1.5 2

35 30 30 35 30 12

0.1 0.3 0.3 0.4 0.4 0.9

8-7 8-7 5-5 2.8 - 2.8 7-7 10 - 10 2.8 - 2.8

5 mm 5 mm 5 mm TO-92 2pin TO-92 2pin TO-92 3pin

O CURV O CURV O PLANO

25 60 90 26 70 -

CURV O PLANO

2.8 - 2.8 8 - 50 100 150

O METALIC O METALIC O METALIC O PLASTICO PLASTIC O PLASTIC O PLASTICO

CURV O PLANO

PLASTICO PLASTICO

PLANO

PLASTICO PLASTICO

# DARLINGTON * CON FILTRO PARA ATENUAR LUZ AMBIENTE

08/04/03

FOTODIODOS CORRIENTE DE CODIGO

TIPO DE LENT E

CORTOCIRCUIT O ISC (µA)

TENSION DE CIRCUIT O ABIERTO Voc (V)

CORRIENTE EN OSCURIDA D Id (max) (nA)

TIEMPO DE CONMUTACIO N tr , tf (µS)

PICO DE RESPUEST A ESPECTRA L (nm)

ENCAPSULADO

BPW24R

CURV O

65 (1)

0.35

1

7

870

TO-18

BP104

PLAN O

45 (1)

0.35

2

0.1

950

DIL

8 3 5 1 1 1

SENSOR DE HUMEDAD 5X38H122R CAPACITIVO - MEPCO/ELECTRA

El sensor 5X38H122R de HUMEDAD RELATIVA está formado por una fina película de material plástico, recubierta en ambas caras por oro, constituyendo un capacitor. La constante dieléctrica de la película varía con la humedad relativa del ambiente. Las características del sensor no varían con el contacto del agua, pero la exposición o vapores de acetona debe ser evitada. AMPLIO RANGO DE MEDICION: 10% A 90% de HR CAPACIDAD: (a 25°C, 43% HR, 100Khz): 122pF ±15% FACTOR DE PERDIDA: (a 25°C, 100Khz): 3,5% MAX TIEMPO DE RESPUESTA: entre 10 y 43% de HR 3'max entre 43 y 90% de HR 5'max

TEMPERATURA DE OPERACION: 0 a 85°C FRECUENCIA DE OPERACION 1Khz a 1Mhz MAXIMA TENSION: 15V DEPENDENCIA CON LA TEMPERATURA:0,1% HR/°C NO SE DAÑA CON LA CONDENSACION

07/08/2002

SENSORES DE HUMEDAD SENSOR DE HUMEDAD MONOLITICO

HIH3610

Honeywell

SENSOR DE HUMEDAD RESISTIVO - NH-01 - FIGARO

En muchas aplicaciones industriales es necesario conocer la concentración y/o existencia de ciertos gases, humos y emisiones con el propósito de e valuar procesos o prevenir explosiones. En estas y otras situaciones juegan un papel importante los modernos detectores de gases. Este capítulo examina sus principios de funcionamiento, sus especificaciones y sus principales aplicaciones

Generalidades Los gases son un tipo de fluido muy cornetín en aplicaciones industriales y no indústriala les. En la industria, por ejemplo, es importante determinar la Concentración de gases tales como oxígeno (02), (lIOXIdc) (IC Carbono (C02>, hidrógeno (112), metano (CH4), gas carbónico (CO), y otros gases y vapores orgánicos para analizar humos de salida de calderas de vapor, comprobar procesos de combustión, prevenir eventuales explosiones, etc. Para satisfacer estas y otras necesidades, se han desarrollado varias tecnologías de sensores (de gases,

Sensores de gas de efecto de campo Los sensores de gas de efecto de campo, conocidos como GASFET, son básicamente MOSFET en los cuales, en vez de aluminio, se utiliza paladio como material de compuerta, figura 13.5a. El paladio adsorbe hidrógeno que se difunde en la interfaz paladio-óxido, alterando la tensión de umbral (VTH). Esta última es una medida de la concentración de hidrógeno. El dispositivo se hace trabajar a temperaturas entre 50C y 1 50C para favorecer la acción catalítica del paladio. Los GASFET están generalmente integrados con drcultos electrónicos de procesamiento de señales y de control de temperatura. Sus principales aplicaciones incluyen la detección de fugas de hidrógeno en cohetes y refinerías, así como el monitoreo de la corrosión en equipos de alto valor. Por el mismo método pueden también medirse concentraciones de monóxido de carbono (CO), metano (CH) y amoníaco (NH3). Otra variante de sensor de gas MOSFET es el FET de adsorción o ADFET, figura 13.5b, en el cual el óxido tiene un grosor inferior a 5 nm. Este dispositivo responde a concentraciones de gases que tienen un momento bipolar permanente, como el NH3, el CIH, CO, el NO, el NO el SO, y el vapor de agua. En todos estos casos, el campo eléctrico creado por las moléculas adsorbidas en la capa de óxido, controla la corriente de drenador. Una variante más es el FET de compuerta abierta u OGFET, que es básicamente un MOSFET sin puerta expuesto a una atmósfera gaseosa. En este caso, la corriente de drenador varía en función de la presión parcial de los gases. Sensores de

gases basados en la absorción de infrarrojos

La absorción de infrarrojos (IR) es una de las técnicas de detección y medición de gases más confiables y exactas que existen. La misma se basa en el hecho de que algunos gases, tales como el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y el cloro, no absorben prácticamente radiaciones infrarrojas. Otros, sin embargo, como el dióxido y el monóxido de carbono, el metano, el amoníaco y el vapor de agua si lo yací, y en cantidades detectables para longitudes de onda específicas. Lo mismo sucede con muchos químicos importantes utilizados para procesos industriales y el monitoreo de la calidad del aire en interiores, como los compuestos refrigerantes de clorofluorocarbono. La unicidad del espectro de absorción de cada gas posibilita la identificación y cuantificación exacta de químicos en líquidos y mezclas de gases con poca interferencia de otros gases. Un dispositivo muy común que hace uso de esta caracterís tica es el aiudizador (le infrarrojos mostrado en la figura 13.7, el cual consta de una cámara de referencia que se inicia con tui gas no absorbente, digamos nitrógeno (N,), y una cámara de detección donde se coloca una muestra del gas absorbente a analizar, por ejemplo metano (CH4).

En este caso, a cada cámara se aplica alternativamente una radiación IR de longitud de onda específica, de nodo que la radiación que pasa a través de la primera no se atenúa, mientras que la de la otra es absorbida proporcionalmente a la concentración del gas bajo análisis.

Cabezales y sistemas de detección de gases Los cabezales de detección (detector heads) son dispositivos inteligentes de adquisición dc datos que integran, en una misma unidad, LillO O mas SCI1SO- res de gas, una salida eléctrica y toda la infraestructura física (hardware) necesaria para el mLlestFeO, tales como filtros, conductos, unidades dc pirolisis y bombas dc succion.El diagrama de bloques de un cabezal de detección moderno que utiliza pirolisis (descomposición química mediante calor) para oxidar el gas deseado y hacerlo más fácilmente detectable. Se requieren varios tipos de filtros para proteger el sensor, la honiha de nluestreo, el medidor (le flujo, etc., así COI11O para bloquear gases interferentes. Las muestras de gas se recogen generalmente por succión o difusión y se dirigen hacia el detector a través de tubos de teflón. La recolección por succión es particularmente adecuada en situaciones de flujo de aire variable. Los cabezales de detección de gases son muy utilizados en instrumentos portátiles y en sistemas de monitoreo fijos para detectar fugas y concentraciones riesgosas. Un sistema de detección de gases consta de varios cabezales fijos asociados a los puntos de interés, un centro de monitoreo y control, y una interfaz hacia otros sistemas y dispositivos de seguridad. Dependiendo de la forma como se lleven las muestras de gases hacia los detectores y se comuniquen estos últimos con el centro de monitoreo y control, existen varias arquitecturas o configuraciones, la cual utiliza un sensor centralizado que explora secuencial mente las muestras de gas de los puntos bajo monitoreo. Estas muestras son conducidas al detector a través de una red de tubería. Otra alternativa es un sistema distribuido, el cual utiliza sensores dedicados para cada punto.

SENSORES DE GAS CODIGO

TGS-813

TGS-822

GASES DETECTADOS

RANGO (ppm)

TENSIONES APLICACIONES

CIRCUITO VC

CALEFACTOR VH

GAS NATURAL METANO 500 a 10000 (MAS LIVIANO QUE EL AIRE)

CASAS EDIFICIOS AUTOS

MAXIMO 24 VAC ó 24 VDC

5 VAC ó 5 VDC

GAS ENVASADO PROPANO 500 a 10000 (MAS PESADO QUE EL AIRE)

CASAS EDIFICIOS BARCOS

MAXIMO 24 VAC ó 24 VDC

5 VAC ó 5 VDC

DETECTOR DE GASES EN LA INDUSTRIA

MAXIMO 24 VAC ó 24 VDC

SOLVENTES ORGANICOS ISOBUTANO BENZENO ETANOL ACETONA n-PENTANO

50 a 5000

5 VAC ó 5 VDC (0.65W)

n-HEXANO METANOL TGS-203*

MONOXIDO DE CARBONO (MAS LIVIANO QUE EL AIRE)

50 a 1000

MAXIMO CASAS TUNELES GARAGES 12 VAC ó 12 VDC

0.8V 0.25V (0.7W)

* EN STOCK FIC 5401 CIRCUITO INTEGRADO HIBRIDO ESPECIALMENTE DISEÑADO PARA EL TGS203

ACCESORIOS SKD-7 TERMISTOR, NTC DE 5 Kohms a 25°C, CONSTANTE B=4300 °K, PARA COMPENSACION DE TEMPERATURA EN LOS SENSORES TGS-813 y TGS-822 SR-5 ZOCALO DE 6 PIN PARA SOLDAR SOBRE CIRCUITO IMPRESO

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