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