DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICA
CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA
ASIGNATURA:INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL MECNICA
INFORME DE LABORATORIO E
NRC: 2768
Integrantes: Acosta Riki Lpez David
Sangolqu, 22 de Junio del 2015
NDICE GENERALTema:3Objetivos:3Teora:4Equipo
necesario:7Procedimiento.8Tablas de
datos.9Conclusiones12Recomendaciones13Bibliografa13
NDICE DE ILUSTRACIONESIlustracin 1 Sensor inductivo4Ilustracin 2
Flexion mxima (derecha del centro)5Ilustracin 3 Deteccin de
materiales metlicos ferrosos6Ilustracin 4 Explicacin deteccin de
materiales metlicos ferrosos7Ilustracin 5 Distancia vs tamao objeto
a detectar7Ilustracin 6 Grfica ilustrativa laboratorio8Ilustracin 7
Conexin con multimetro al sensor9Ilustracin 8 Placa de Aluminio (
Corriente vs Masa)11Ilustracin 9 Placa fabricada ( Corriente vs
Masa)12
Tema: Caracterstica esttica de una celda de carga con sensor
inductivo como detector de desplazamiento Objetivos:
a. Experimentar con una aplicacin secundaria del sensor
inductivo.b. Hallar la caracterstica esttica de una celda de carga
con sensor inductivo como elemento secundario Teora: Una fuerza
desconocida puede ser medida mediante varios procedimientos:
a. Balanceando la fuerza desconocido contra la ejercida por una
mas (peso) b. Midiendo la aceleracin que provoca en una masa
desconocida c. Distribuyendo la fuerza en un rea conocida y
midiendo la presin que esta ejerced. Compensndola contra una fuerza
provocada por un campo magntico generado por una bobina.e.
Convirtiendo la fuerza en deformacin sobre un elemento elstico.
El ltimo mtodo es frecuente utilizado a travs de un sensor
primario conocido como celda de carga y ayudado de un sensor
secundario que permite determinar la deformacin, el desplazamiento,
la fuerza u otra variable secundaria. El sensor analgico inductivo
contiene un circuito oscilador que consiste en un circuito
resonante paralelo con una bobina y un condensador, as como un
amplificador. El campo electromagntico est dirigido hacia afuera
por medio de un ncleo de ferrita. Su circuito equivalente lo
observamos en la figura 1.
Ilustracin 1 Sensor inductivo
Si se introduce un material conductor de la electricidad en la
zona activa del campo disperso, se inducen corrientes parasitas en
el material, segn las leyes del magnetismo, que atenan la
oscilacin. La atenuacin de la oscilacin vara segn la conductividad,
permeabilidad magntica, dimensiones y proximidad del objeto
conductor. La seal de salida, dentro de un rango definido, es
proporcional a la distancia entre la pieza y el sensor, si el
material y las dimensiones de la pieza permanecen inalterables.
Para la celda de carga, una tira de flexin con una seccin
transversal constante, se sujeta por un lado a un soporte y se deja
apoyada por el otro. Se aplica una fuerza vertical en el centro de
la tira de longitud l. La flexin s se mide en el centro. La flexin
mxima smax se halla a la derecha del centro.
Ilustracin 2 Flexion mxima (derecha del centro)
SENSOR INDUCTIVO
DEFINICIONLos sensores inductivos son una clase especial de
sensores que sirven para detectar materiales metlicos ferrosos.Los
sensores de proximidad inductivos contienen un devanado interno.
Cuando una corriente circula por el mismo, un campo magntico es
generado, que tiene ladireccinde las flechas naranjas. Cuando un
metal es acercado al campo magntico generado por el sensor de
proximidad, ste es detectado.
Ilustracin 3 Deteccin de materiales metlicos ferrosos
La bobina delsensor inductivoINDUCE CORRIENTES DE FOUCAULTen
elmateriala detectar. stas, a su vez, generan un campo magntico que
se opone al de la bobina del sensor, causando una reduccin en la
inductancia de la misma. Esta reduccin en la inductancia de la
bobina interna del sensor, trae aparejado una disminucin en la
impedancia de sta.La inductancia, es un valor intrnseco de las
bobinas, que depende del dimetro de las espiras y el nmero de
ellas. Ensistemasde corriente alterna, la reactancia inductiva se
opone al cambio del sentido de la corriente y se calcula de la
siguiente manera:
Donde:XL= Reactancia Inductiva medida en Ohms () = Constante
Pi.f= Frecuencia del sistema medida en Hertz (Hz)L= Inductancia
medida en Henrios (H)
En resumen, el circuito detector reconocer el cambio en la
impedancia de la bobina del sensor (Debido a las corrientes de
Foucault inducidas en el objeto a detectar) y enviar una seal al
amplificador de salida, el cual cambiar el estado de la misma.
Cuando el metal a detectar es removido de la zona de deteccin,
elosciladorpodr generar nuevamente el campo magntico con su
amplitud normal. Es en este momento en que el circuito detector
nuevamente detecta este cambio de impedancia y enva una seal al
amplificador de salida para que sea ste quin, nuevamente, restituya
el estado de la salida del sensor.
Ilustracin 4 Explicacin deteccin de materiales metlicos
ferrosos
En el siguiente grfico se puede ver como vara ladistanciade
deteccin en funcin delmateriala detectar y el tamao del mismo.
Ilustracin 5 Distancia vs tamao objeto a detectarUTILIZACIN.Son
de gran utilizacin en la industria, tanto para aplicaciones de
posicionamiento como para detectar la presencia de objetos metlicos
en un determinado contexto (control de presencia o de ausencia,
deteccin de paso, de atasco, de posicionamiento, de codificacin y
de conteo).Equipo necesario:
a. Placa de aluminio de 209 mm x 32 mm x 1.5 mm.b. La placa
solicitada en el literal b. del trabajo preparatorio. (si no trae
la placa, no podr realizar la prctica)c. Sensor analgico
inductivo.d. Juego de pesas.e. Perfiles necesarios para ubicar el
sensor y la placa.f. Multmetro.g. Pedazo de cuerda de niln.h.
Fuente de alimentacin.i. Cables.Procedimiento.
a. Ensamble mecnicamente el sensor de acuerdo a la siguiente
figura:
Ilustracin 6 Grfica ilustrativa laboratoriob. El sensor
inductivo debe estar alrededor de un milmetro sobre la cuerda de
niln.En lugar de las pesas indicadas en la figura anterior vamos a
utilizar un portapesas y varias pesas de disco.c. Conectamos los
cables del sensor a la fuente y al multmetro tal como indica la
siguiente figura:
Ilustracin 7 Conexin con multimetro al sensor
d. Recuerde que por el cable blanco del sensor sale corriente
entre 0 y 20 mA, mientras que por el cable negro sale tensin entre
0 y 10 V. Antes de encender la fuente verifique que el cable blanco
se encuentra conectado a la entrada de corriente del multmetro y
que el multmetro esta configurado para medir corriente en este
rango.e. Ponemos los discos de acuerdo a la siguiente tabla y
llenamos los valores:f. Solicite un elemento de masa desconocida,
colquelo en el sensor y lea la corriente.g. Cambie la placa de
aluminio por la que el grupo trajo y repita todos los pasos.Tablas
de datos.
Placa de Aluminio
Masa(gr)Corriente (mA)
06,23
506,24
706,25
906,26
1106,26
1306,27
1506,28
1706,3
1906,3
2106,3
2606,33
3106,36
3606,39
4106,4
4606,42
Ilustracin 8 Placa de Aluminio ( Corriente vs Masa)
Caracterstica esttica y = 0,0004x + 6,2182Corriente masa
desconocida (mA)6,29
Masa(gr)Corriente (mA)
03,02
503,12
703,16
903,21
1103,25
1303,35
1503,41
1703,5
1903,56
2103,6
2603,65
3103,7
3603,76
4103,92
4604,07
Ilustracin 9 Placa fabricada ( Corriente vs Masa)
Caracterstica esttica y = 0,0022x + 3,0488Corriente masa
desconocida (mA)3,26
Conclusiones
. La placa debe estar lo ms prximo al sensor (alrededor de un
milmetro sobre la cuerda de niln), ya que los materiales no
ferrosos como el aluminio pueden ser detectados pero a menores
distancias.
Los detectores de proximidad inductivos se basan en el fenmeno
de amortiguamiento que se produce en un campo magntico a causa de
las corrientes inducidas (corrientes de Foucault) en materiales
situados en las cercanas. El material debe ser metlico.
La atenuacin de la oscilacin vara segn la conductividad,
permeabilidad magntica, dimensiones y proximidad del objeto
conductor.
Recomendaciones
Realizar correctamente las conexiones elctricas y revisarlas en
caso de que ya estn conectadas para que no existan cortos circuitos
y daos de los equipos.
Tener cuidado con el uso de todo tipo sensores ya que son
sensibles a la manipulacin.
Realizar correctamente los pasos de la gua de realizacin de
prctica.Bibliografa
Creus, Antonio, Instrumentacin Inductrial, 5t edicin. Katsuhiko
Ogata, INGENIERA DE CONTROL MODERNA, Ed Mc Graw Hill, ed 3ra. Palls
Ramn, Sensores y acondicionadores de seal, 4ta edicin
http://www.alipso.com/monografias4/SENSORES_INDUCTIVO,_INFRAROJO,_MAGNETICO,_EFECTO_HALL/INSTRUMENTACIN
MECNICAPgina 1