Practica#1 sensores opticos

Practica #1 Sensor Óptico.

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE

NUEVO LAREDO

INGENIERA EN SISTEMAS

COMPUTACIONALES

Materia: Sistemas Programables

Maestro: Ing. Uriel Vázquez Aranda

Nombre de la Práctica: Prác. #1 Sensor Óptico.

Integrantes del Equipo:

Mario Alberto Widales Cobio #10100262

Enrique Ovalle Ortiz #10100262

Nuevo Laredo, Tamaulipas, México.

Fecha del Proyecto: 05/09/2013


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ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN………….………………………………………3

2.- OBJETIVO……………….………………………………………...4

3.- TEORÍA SENSOR ÓPTICO…………………….…………………5

4.- MATERIAL………………………………….………………………7

5.- DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES CLAVE…….…….10

5.- DIAGRAMA DEL CIRCUITO…………….……………………..11

6.- PROCEDIMIENTO……………………………………………….12

7.- CONCLUSIÓN……………………………………………………16


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INTRODUCCIÓN INDICE

¿Qué es un sensor?

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas

variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de

instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia,

aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad,

movimiento, pH, etc. 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 (como en un fototransistor),

etc.

Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con

la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo

que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para

que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio

que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la

acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que

convierte una forma de energía en otra.

Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria

aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.

Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como

son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.


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OBJETIVO INDICE

El objetivo de esta práctica es comprobar la funcionalidad de los sensores ópticos,

teniendo una idea más clara de su funcionamiento, mediante un circuito en el cual

primeramente, se aran pruebas con un Optointerruptor modelo ITR8102, el cual

posteriormente se remplazara por un fotodiodo y un fototransistor el cual jugaran el

mismo papel del Optointerruptor, le daremos una salida atreves de una compuerta

NAND en donde los resultados se verán físicamente en 2 LED.


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Teoría Sensor Óptico INDICE

Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la

materia para determinar las propiedades de ésta. Una mejora de los dispositivos

sensores, comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de

la luz.

¿Cómo Funciona?

Existen diferentes técnicas ópticas que pueden aplicarse a la medida de diferentes

parámetros. Podemos medir la atenuación-transmisión espectral de la luz al atravesar

un determinado medio, lo que nos permitirá encontrar los elementos discretos

presentes en ese medio y su concentración.

También pueden realizarse medidas de tipo interferométrico, en las que la propiedad

de la radiación que sufre cambios debido al efecto externo es la fase, con lo que

empleando otro haz luminoso de fase conocida como referencia, es posible

determinar la magnitud de ese efecto externo.

Una técnica que ha cobrado especial relevancia en los últimos años dentro del

Departamento de Óptica, es la basada en la resonancia de plasmones superficiales,

especialmente útil para la medida del índice de refracción de líquidos. En este caso

lo que se mide es la atenuación de la luz guiada por una fibra óptica a la que se le

ha eliminado parcialmente el revestimiento y se ha depositado una multicapa

incluyendo algún medio metálico. Dependiendo del índice de refracción del medio

en contacto con la capa más exterior, el acoplamiento entre los campos será más o

menos intenso, o que se reflejará en la potencia luminosa que sale por el otro extremo

de la fibra.


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Ventajas

Los sensores ópticos, presentan importantes ventaja cuando lo que se desea

es determinar propiedades físicas o químicas:

Es un método no destructivo y no invasivo.

Ofrece posibilidades de integración en sistemas más complejos.

Bajo coste y tecnología bien establecida.

Posibilidades de control a distancia de lugares poco accesibles físicamente.

Capacidad de conformar redes espaciales de sensores para el control de

parámetros en grandes superficies.


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MATERIAL INDICE

Para la realización de esta práctica se utilizaron diversos materiales a continuación se

mencionan cada uno de ellos.

Protoboard

Pinzas de Corte

Alambre de Cobre para la interconexión de los circuitos

Fuente de 5v


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Diversas Resistencias:

o R1 = R2 = 1 KΩ ± ¼ w

o R3 = 1.5 KΩ

o R4 = 2.7 KΩ

o R5 = 15 KΩ

o R6 = 100 KΩ

o R7 = 10 KΩ

o RD1 = RD2 = 470 Ω o 330 Ω o 220 Ω

1 Capacitor Cerámica 22nF

1 LED 5mm Rojo

1 LED 5mm Verde

1 Mini-Buzer GD-10


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1 Transistor NPN # BC548

1 Compuerta NAND # CD4093

1 Optointerruptor ITR8102

1 Foto-Diodo IR33C

1 Foto-Transistor PT331C


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DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES CLAVE INDICE

Optointerruptor ITR8102

Los ITR8102 constan de un diodo emisor

de infrarrojos y fototransistor, alojados

lado a lado convergiendo en un eje

óptico negro óptico convergen en un

negro. La cubierta termoplástica recibe

la radiación, esto en una situación

normal, pero cuando un objeto se

encuentra en medio, el fototransistor no

puede recibir la radiación.

Transistor NPN # BC548

Este dispositivo semiconductor está

diseñado como un amplificador de

propósito general y de interrupción.

Compuerta NAND # CD4093

Consta de cuatro circuitos de disparo.

Cada circuito funciona como una puerta

NAND de dos entradas. Propósito general

de interrupción.


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DIAGRAMA DEL CIRCUITO INDICE

Aquí tenemos el diagrama del circuito para basarnos como armar el Protoboard para

realizar el circuito:


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PROCEDIMIENTO INDICE

Esta práctica consiste en dar a conocer el funcionamiento de un sensor, mostrando

resultados mediante una salida, consiste en utilizar un optointerruptor ITR8102 el cual

consta de un diodo emisor y fototransistor, alojados lado a lado del mismo, cuenta con

una ranura en su centro con la cual podemos impedir la transmisión del as del láser.

Al cortarse el haz infrarrojo, el transistor que estaba en estado de saturación

conectando a R3, se abre, enviando un pulso al capacitor, que es el encargado de

limpiar la señal de salida. El resultado es un pulso nítido, libre de ruido a la salida.

Esto provoca una salida positiva en el LED Verde ya que la señal que se envía a la

entrada en la compuerta NAND es un 1 convirtiéndolo en 0 y al pasar por la segunda

compuerta lo convierte nuevamente en 1 provocando un encendido del LED y a su vez

con un Mini-Buzer se provoca un sonido.


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En caso contrario si se deja pasar el as del láser del Optointerruptor podemos observar

que la salida ahora se ve reflejada en el LED rojo esto a causa de que ahora la señal

que llega a la compuerta NAND es un 0 la convierte en 1 se refleja en el LED la segunda

compuerta lo convierte a 0 y por el LED verde no se ve reflejado nada.


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Bueno la práctica se basa en dos cosas realizarla con el Optointerruptor y después con

el fototransistor y fotodiodo, para ello debes distinguir cuales son ambos porque son muy

parecidos, para empezar va hacer mucho más rápido y fácil, ya que el circuito se

queda igual solo remplazamos el Optointerruptor. Con el fototransistor y fotodiodo

respectivamente, recuerde que el fotodiodo debe permanecer donde se encontraba

la ‘D’ ahí es donde se coloca y recuerde colocar la patita más grande en el positivo, y

el foto transistor se coloca dónde iba la ‘E’, y claro teniendo en cuenta que la patita

más larga va al positivo como estaba en el Optointerruptor.

Primer paso conectamos la fuente y colocamos el fototransistor y fotodiodo de frente

para que halla el paso de luz y con ello prenda el led rojo, es el mismo funcionamiento

en el circuito pero con diferente sensor se podría decir:

Posteriormente al interrumpir la luz separando el fototransistor y fotodiodo, el led verde

se enciende y el buzer se escucha:


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Y volvemos a verificar para observar que todo este correcto:

0


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CONCLUSIÓN INDICE

Los sensores ópticos son de gran utilidad y tiene muchísimas

aplicaciones es uno de los más sofisticados, dicha actividad sirvió

para comprender de una manera más clara el funcionamiento de

estos sensores, y aunque el circuito es peque; o y muy sencillo deja

entrever que la aplicación de estos sensores es de gran utilidad en

procesos ya un poco más complejos y de realce, existe una gran

variedad de estos sensores y sin duda alguna hay que escoger de

entre todos el que dé más utilidad nos sea y que se adapte de forma

correcta a nuestras necesidades.

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