INSTRUMENTACION.
UNIDAD 3: FASE 4 - INVESTIGAR SOBRE SENSORES Y DISEÑAR UN SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN.
TUTOR. JORGE ENRIQUE ARBOLEDA
ENTREGADO POR: EDGAR HERNADO RINCON PARRA
CÓDIGO: 80167027.
JAVIER ANDRES DONCEL ZAMBRANO
CÓDIGO 80030874
CARLOS ANDRES JAIMES.
GRUPO: 203038_3.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA VICERRECTORÍA ACADÉMICA Y DE INVESTIGACIÓN. ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA. ECBTI BOGOTA. D.C NOVIEMBRE DE 2018.
INTRODUCCION.
En esta etapa se pone a prueba la capacidad de investigar y conocer algunos de los sistemas de sensores más conocidos y profundizar en sus usos y los costos promedios para una implementación a distintos niveles dentro de la instrumentación y mediante la implementación de hardware para la medición de variables físicas en el ámbito industrial y comercial. De igual forma en este proceso es de vital importancia abordar y repasar temas de lenguajes de programación asi como el análisis de señales y el cálculo de factores de respuesta de en los distintos elementos de medición o específicamente sensores de varios tipos. Si bien es preciso resaltar que un sensor en la industria es un componente sirve para detectar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Y para esta práctica de instrumentación pueden ser, por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Ahora bien, en el siguiente documento tendremos en cuenta que una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica, etc.
OBJETIVOS.
Investigar y socializar algunos tipos de sensores mas comerciales, su uso, aplicación y costos promedios en el mercado. Apropiarse de los conceptos más importantes y relevantes de la aplicación de software de simulación para la comprobación de componentes y circuitos de control.
Analizar e incorporar los componentes básicos de medición, así como lazos de control, en el proceso de desarrollo de la ingeniería de un proyecto para la fabricación, construcción y/o modificación de parámetros. implementar procesos de automatización industrial, desde un punto de vista económico y de gestión practica partiendo de prácticas de laboratorio.
Actividades Individuales. Paso 1: Identifique en el mercado nacional 2 sensores comerciales y de bajo costo, dé a conocer precio y características del sensor. Sensor 1 los sensores de temperatura funcionan aprovechando una característica física de algunos materiales conductores y semiconductores, estos materiales son capaces de variar la resistencia eléctrica en función de la temperatura ambiente, gracias a este principio podemos describir el funcionamiento de un sensor de temperatura de cualquier tipo. Sensor de temperatura DS18B20 sonda módulo Kit termómetro para Arduino frambuesa Pi Detalle Tamaño: 23 * 20mm Chip: DS18B20 Voltaje: 3,3 v, 5 v Puerto: digital bidireccional único bus ¿Rango de temperatura: -50? ¿-+ 125? Aplicables sensores: sensor de temperatura DS18B20 impermeable Puerto: DAT (18B20 datos) VCC (positivo 18B20) GND (18B20 negativo) Plataforma: Arduino frambuesa Pi Longitud de sonda: 1m El paquete incluye: 1 x módulo adaptador 1 sonda de x DS18B20 cable 1 x 3pin
EDGAR RINCON Sensor 2. sensores de ultrasonido es que nos permite medir distancias sin realizar contacto físico, este tipo de dispositivo nos permite realizar una medición desde 2cm hasta 200cm aproximadamente. En robótica es muy útil para realizar la detección de obstáculos y poder tomar una decisión luego de ser detectado. El sensor ultrasónico GY-US42 es un módulo de alta precisión para medir distancias mayores a 20 cm hasta los 720 cm. El sensor mediante su sonda emite ondas ultrasónicas y al ser irradiadas con el objeto med ido, la sonda recibe y devuelve la onda acústica para así utilizar esa diferencia de tiempo y calcular la distancia real. El modulo tiene tres formas de leer los datos, por serie UART (nivel TTL); por puerto I2C, compatible con cualquier controladora de vuelo APM 2.6/2.8 o Pixhawk para medidas de altura en los drones; por modo PWM, donde se usa de igual manera que el sensor SR04 con una placa de Arduino o un microcontrolador. Este sensor es muy utilizado para robot inteligentes, enseñanza de equipos de laboratorio, pruebas de producción, laboratorios antropométricos, coches inteligentes o cuadricopteros. Características
Consumo de corriente Distancia de medida: Resolución de la medida: Ciclo de medición: F recuencia de respuesta: Temperatura de trabajo Peso
9 mA (5 VDC) Mayores a 20 cm hasta 720 cm (5 VDC) 1 cm 40 Hz 15 Hz -20º C a 65º C 5g
Precio: 70.000 pesos
Precio: 41.500 pesos
JAVIER ANDRES DONCEL Sensor 1 Sensor 2 CARLOS ANDRES JAIMES Sensor 1 Sensor 2 Precio:$4000 Precio:$4000 El sensor de nivel del agua es una El módulo de la vibración basado en el sensor de herramienta fácil de usar, de bajo vibración SW-420 y el comparador LM393 para costo, alto nivel, que se obtiene por detectar cualquier tipo de señal de vibración más allá tener una serie de alambres del umbral de vibración. El umbral se puede ajustar paralelos expuestos. mediante el potenciómetro que tiene incluido. Cuando no existen señales de vibración, este pequeño Características: módulo se encarga de dar a conocer esto mediante un Nombre del producto: sensor indicador LED de estados bajo y alto, según de nivel de agua correspondiera; se caracteriza por tener una única señal Tensión de trabajo: DC3-5V de salida digital que puede ser tratada mediante un Corriente de dispositivo externo, como un microcontrolador, así se funcionamiento: menos de puede llevar a cabo una función específica, 20mA dependiendo de la necesidad del usuario, puesto que Tipo de Sensor: Analógico este módulo sensor suele ser implementado Área de detección: 40 mm x para sistemas de alarma anti robo, vehículos 16 mm inteligentes, alarmas para detección de terremotos, Proceso de producción: de alarma para motocicletas, entre otros. doble cara HASL FR4 Temperatura de servicio: 10 & # 8451; & # 8451 -30; Características Humedad: 10% -90% sin condensación Sensor SW-420 Dimensiones del producto: Comparador LM393 aprox. 62 mm x 20 mm x 8 Voltaje de operación 3.3V/5. mm (L * W * H) 0V Corriente de operación (LM393) 15mA
Peso: aproximadamente 3,5 g
Salida digital Agujero
Indicador de alimentación de tensión LED Señal indicadora
Sensor 1 Sensor 1
Instalar en cualquie r superfic ie Incluido Incluido
JOHANN HERNANDEZ Sensor 2 DIEGO JAVIER COHECHA Sensor 2
Paso 2: Investigue y proponga un sistema de instrumentación y control básico, en el cual mida y controle una variable, usando alguno de los sensores descritos en el paso 1. Recuerde que un sistema de control consta de sensor, control y actuador. EDGAR RINCON la propuesta más viable para esta etapa seria unen este proyecto que simula un circuito que controla la temperatura usando un lm35 , en este caso si la temperatura pasa los 35 grados se prendera un ventilador y si la temperatura baja por debajo de 35 grados el ventilador se apagara, en la simulación se cumpliría los aspectos de sensor que sería el LM35, el control lo podemos hacer con el AD620-ampliflicadores o Arduino, y el actuador seria el ventilador, una pantalla lcd o led que represente los estados de cambio en el sensor. Y para este proyecto la mayoría del grupo tiene la posibilidad de obtener y ejecutar las pruebas a través del simulador PROTEUS. JAVIER ANDRES DONCEL CARLOS ANDRES JAIMES
Sistema de instrumentación y control de temperatura:
Sistema de control que permita captar la temperatura de un refrigerador para luego procesaren forma de señales eléctricas y después ser interpretadas en un LED y en un Display LCD Componentes: lm35, Arduino Uno, Potenciómetro, LEDs, Display LCD F uncionamiento:
Cuando el sensor detecta un cambio de temperatura envía una serie de instrucciones al RGBeste las captura y muestra un color de acuerdo a la intensidad de la temperatura, también lasenvía al display donde se puede ver la temperatura en valores, dicha acción se obtiene con la programación adecuada en el Arduino. Sistema de control Cuando el sensor detecta una temperatura anormal envía una señal a una bocina indicandoque el refrigerador está fallando, (alarma); mediante condiciones que se le asignan alArduino.
esquema
JOHANN HERNANDEZ DIEGO JAVIER COHECHA
Paso 3: Diseñar y simular en software CAD un sistema de instrumentación en el cual : Implemente un sensor de los identificados en el paso 1, simule su funcionamiento y diseñe una etapa de escalización en la cual obtenga a la salida una escala de 0V-9V. Se sugiere usar un AD620, puede realizar las adecuaciones que considere necesarias para obtener la salida solicitada.
SENSOR-LM35: Está calibrado directamente en grados Celsius. Rango de medición de -55ºC a 150ºC. La tensión de salida es proporcional a la temperatura. Esto quiere decir que 1ºC equivale a 10mV.
Presenta una precisión garantizada de 0.5ºC a 25ºC. Presenta un rango de alimentación entre 4 y 20V. Presenta baja impedancia de salida. Presenta baja corriente de alimentación (60uA). No necesita de circuitos adicionales para su calibración.
Amplificador de Instrumentación AD620
La ganancia es puesta con un solo resistor Rg (en el rango de 1 a 10 000)
Voltajes de operación de + 2.3V a + 18V. Consumo de corriente de 1.3mA. 50 μ V máximo de Offset Ancho de banda de 120kHz con G=100. Es de bajo costo Encapsulado DIP de 8 terminales Es un amplificador monolítico con resistores ajustados por láser con una precisión del 0.15%. Implemente visualización por Leds para la escala de 0V – 9V. Se sugiere usar un LM3914, para visualizar la salida mediante leds.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3914.pdf Rango de medición de -55ºC a 150ºC la tensión de salida es proporcional a la temperatura. Esto quiere decir que 1ºC equivale a 10mV
−55ºC∗10=−0,5
150ºC∗10mV=1.5V
Salida máxima deseada en el amplificador 9V. Ganancia necesaria en el amplificador.
9 = 6 = = 1.5 Valor de la resistencia de ganancia del AD620
= 49.4Ω 6 −1=7.2 Escala de voltaje pará salida de los LED, dada por el LM3914
=1.25(1+ 2 1) = 2 =6.2 1Ω ) 9=1.25(1+ 2 ) = 9=1.25(1+ 1 1 6.2Ω Para ayudar a la estabilidad se puede colocar un capacitor electrolítico entre positivo y negativo, cerca del circuito integrado, según el fabricante con 2.2 microfaradios es suficiente,
BIBLIOGRAFIA.
Granda, M. M., & Mediavilla, B. E. (2015). Instrumentación electrónica: transductores y acondicionadores de señal. España: Editorial de la Universidad de Cantabria. (pp. 117 137). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2460/lib/unadsp/reader.action?docID=3428884
Martin Martínez, M. (2016). Curso de instrumentación tema 3. Salamanca, España: Recuperado de: http://ocw.usal.es/eduCommons/ensenanzastecnicas/instrumentacion/contenido/Instrumentacion_Tema3.pdf
Mandado, P. E., Mariño, E. P., & Lago, F. A. (2009). Instrumentación electrónica. Barcelona, ES: Marcombo. (pp. 13 – 29). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2460/lib/unadsp/reader.action?docID=3186302
Instrumentación y mediciones (2010). Recuperado de Bogotá, Colombia: UNAD. (pp. 70 – 95).
Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/4960
