Sensor sonar

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MANTENIMIENTO MAQUINARIA DEL PLANTA Sonar Objetivos El alumno será capaz de: 1. Realizar pruebas de medición y funcionamiento de un sensor de posición de ultrasonido. Introducción teórica Origen de la palabra Sonar Proviene del inglés "Sound Navigation and Ranging". Es el equipo, medio y propiedades que sirve al estudio y aprovechamiento de la propagación del sonido en el agua y su utilización para determinar la ubicación, características, distancias, velocidad, etc. de objetos, formaciones rocosas, como así también costas y lecho submarino. No debemos olvidar su utilización para las comunicaciones y la observación. El sonar reemplaza al radar en el agua, ya que este último opera a través de ondas electromagnéticas que, debido a la alta conductividad del medio acuático, se pierden sin lograr su objetivo. El sonar se vale de ondas acústicas, de fácil propagación en el medio antes nombrado. Las ondas electromagnéticas son transversales mientras que las acústicas son longitudinales, por tanto las primeras pueden polarizarse mientras que las segundas no; la velocidad de propagación en las primeras varía inapreciablemente con las características cambiantes del medio, mientras que el sonido aumenta su velocidad a medida que decrece la compresibilidad del medio, lo que tiene una gran incidencia en el aspecto de la propagación. En el mar la compresibilidad es función de variables como la salinidad, la temperatura y la presión. Tipos de Sonar Existen dos tipos de Sonar: el activo y el pasivo. Se llama Sonar Activo al equipo que emplea para detectar objetos bajo el agua el eco que devuelve dicho objeto al incidir sobre él las ondas acústicas emitidas por un transmisor. El Sonar Activo es por tanto similar al radar. Empleando el Sonar Activo se emite un tren de ondas acústicas con una determinada potencia al agua. Un objeto sumergido sobre el que incidan estas ondas, reflejará parte de ellas que volverán hacia el foco emisor. La energía recibida proveniente del objeto es solo una muy pequeña parte de la que se emitió y el camino que recorren las ondas es el doble de la distancia entre el emisor y el objeto. El Sonar Pasivo se limita a escuchar el sonido que proviene de los objetos que se encuentran sumergidos. Estos dispositivos reciben directamente el ruido producido por el objeto y el camino que recorre la onda es la distancia existente entre el objeto y el receptor del ruido. El alcance está limitado por un gran número de factores de factores siendo los más importantes la frecuencia de la onda y la efectividad del medio en el que se propaga la energía. Cuanto más baja es la frecuencia, mayor es el alcance que se obtiene.

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Sonar Objetivos El alumno será capaz de:

1. Realizar pruebas de medición y funcionamiento de un sensor de posición de ultrasonido.

Introducción teórica

Origen de la palabra Sonar

Proviene del inglés "Sound Navigation and Ranging". Es el equipo, medio y propiedades que sirve al estudio y aprovechamiento de la propagación del sonido en el agua y su utilización para determinar la ubicación, características, distancias, velocidad, etc. de objetos, formaciones rocosas, como así también costas y lecho submarino. No debemos olvidar su utilización para las comunicaciones y la observación. El sonar reemplaza al radar en el agua, ya que este último opera a través de ondas electromagnéticas que, debido a la alta conductividad del medio acuático, se pierden sin lograr su objetivo. El sonar se vale de ondas acústicas, de fácil propagación en el medio antes nombrado.

Las ondas electromagnéticas son transversales mientras que las acústicas son longitudinales, por tanto las primeras pueden polarizarse mientras que las segundas no; la velocidad de propagación en las primeras varía inapreciablemente con las características cambiantes del medio, mientras que el sonido aumenta su velocidad a medida que decrece la compresibilidad del medio, lo que tiene una gran incidencia en el aspecto de la propagación. En el mar la compresibilidad es función de variables como la salinidad, la temperatura y la presión.

Tipos de Sonar

Existen dos tipos de Sonar: el activo y el pasivo.

Se llama Sonar Activo al equipo que emplea para detectar objetos bajo el agua el eco que devuelve dicho objeto al incidir sobre él las ondas acústicas emitidas por un transmisor. El Sonar Activo es por tanto similar al radar. Empleando el Sonar Activo se emite un tren de ondas acústicas con una determinada potencia al agua. Un objeto sumergido sobre el que incidan estas ondas, reflejará parte de ellas que volverán hacia el foco emisor. La energía recibida proveniente del objeto es solo una muy pequeña parte de la que se emitió y el camino que recorren las ondas es el doble de la distancia entre el emisor y el objeto.

El Sonar Pasivo se limita a escuchar el sonido que proviene de los objetos que se encuentran sumergidos. Estos dispositivos reciben directamente el ruido producido por el objeto y el camino que recorre la onda es la distancia existente entre el objeto y el receptor del ruido.

El alcance está limitado por un gran número de factores de factores siendo los más importantes la frecuencia de la onda y la efectividad del medio en el que se propaga la energía. Cuanto más baja es la frecuencia, mayor es el alcance que se obtiene.

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Con ambos tipos es posible determinar la dirección en la que se encuentra el objeto, pero el sonar activo posibilita obtener la distancia midiendo el tiempo que transcurre entre el momento en que se emite la radiación y el instante en que se recibe el eco si se conoce la velocidad a la que el sonido se propaga en el agua. El sonar pasivo no contempla esa posibilidad, aunque en la actualidad existen medios para obtener la distancia a un objeto midiendo la diferencia de fase en la que las ondas llegan a varios receptores separados entre sí, pero son más complejos y menos fiables.

En general el sonar activo y el pasivo se complementan para efectuar la detección y el análisis de objetos sumergidos y tanto los submarinos como los buques de superficie con capacidad antisubmarina emplean ambos tipos de forma conjunta.

Sonar pasivo

El propósito del sonar pasivo es la captación de los sonidos emitidos por objetos sumergidos facilitando la información precisa para obtener la dirección del objeto, analizar su movimiento y posibilitar su identificación.

Un moderno sistema de sonar pasivo está formado esencialmente por tres subsistemas especializados dedicados respectivamente a:

Captación de la señal acústica.

Proceso de la señal.

Lectura y medición de la señal procesada.

La captación de la señal se realiza mediante una base acústica, formada habitualmente por conjunto de hidrófonos, dispuestos en una determinada configuración que permita obtener los mejores resultados para los que se pretende usar el sistema. Generalmente la disposición de los mismos se realiza según el margen de frecuencias a obtener y las características de la plataforma sobre la que se montará el equipo. Así el margen de frecuencias más alto en el que no afecta demasiado el ruido producido por la plataforma requiere dispositivos montados sobre ella en forma cilíndrica o esférica protegidos por estructuras que eliminen en la mayor medida el ruido hidrodinámico que se produce por el desplazamiento de la plataforma en el agua; en el caso de bajas frecuencias, a las que si les afecta el ruido de la propia plataforma se suelen emplear ARRAYS que es una disposición lineal de los hidrófonos que permite que sean remolcados por la plataforma a suficiente distancia como para eliminar el indeseado ruido.

La señal captada por la base acústica debe sufrir un proceso para facilitar su interpretación. Este proceso incluye una amplificación previa de la débil señal captada, un filtrado para eliminar las frecuencias cuyos valores no esten en el margen necesario y un tratamiento adecuado. En general este tratamiento comprende la formación de una vía de audio que mediante un sistema de orientación electrónico permita conocer la dirección de la que proviene el sonido, y su escucha por un operador y una digitalización que permita su presentación visual y su registro gráfico.

La señal audio procesada se usa como entrada al subsistema de lectura y medición que permite la escucha de la misma por un operador, su registro en magnetófonos y la

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posibilidad de conexión con otros equipos especializados que permitan el análisis a fin de obtener información que permita la identificación del objeto. Asimismo la señal digitalizada se suministra a unidades de presentación visual, registro gráfico y otras unidades.

Un diagrama en bloques representativo de un equipo hidrofónico actual sería:

Sonar activo

El SONAR activo basa su funcionamiento en la detección del eco devuelto por un objeto sumergido al incidir sobre él un tren de ondas acústicas emitidas por un proyector, con el propósito de detectar objetos sumergidos y obtener información de su dirección, distancia y analizar su movimiento.

Los sistemas de SONAR activo actuales tiene también capacidad de funcionar como SONAR pasivo con ciertas limitaciones impuestas por la superior dureza del transductor y el margen más estrecho de frecuencias que es capaz de recibir.

Un sistema moderno de SONAR activo está compuesto esencialmente de los siguientes subsistemas:

Base acústica.

Selección y conmutación.

Emisor.

Receptor.

Lectura y medición de la señal recibida.

La base acústica está formada generalmente por un solo transductor con capacidad tanto para transformar la señal eléctrica en acústica para emitirla al agua como para recibir señal acústica del agua y transformarla en eléctrica. Debido a la posibilidad de usar el sistema como SONAR pasivo o activo dispone de un sistema de selección encargado de conducir la señal proveniente del transductor al receptor adecuado, bien al proceso de sonar pasivo, o bien al receptor de proceso del eco.

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El receptor pasivo funciona de forma idéntica al del sonar pasivo. El receptor activo sin embargo, realiza un proceso distinto, ya que interesa solo un pequeño ancho de banda centrado en la frecuencia de transmisión. Esto es debido a que el eco devuelto por los objetos sobre los que incide el frente de ondas emitido, reflejará una parte de la energía cuya intensidad en muy pequeña y su frecuencia estará desplazada de la emitida solo un poco. Además la ganancia del amplificador receptor es variable en el tiempo, de forma que el nivel de amplificación aumenta con el tiempo en que se realizó la emisión para que los ecos devueltos por los objetos cercanos, más intensos no anulen a los más lejanos y débiles. El receptor activo realiza asimismo un tratamiento de la señal de dos formas, una en la formación de un canal de audio que partiendo de la frecuencia recibida, y tras una detección eléctrica es heterodinada a una frecuencia que facilite la escucha del operador y otra en la que la señal se digitaliza y es usada en el sistema de presentación y registro gráfico.

El emisor se encarga de formar el impulso eléctrico que se aplicará al transductor y que una vez convertido en energía acústica se conoce con el nombre de "PING SONAR". El pulso se forma a partir de un oscilador que genera una onda continua que se aplica a un dispositivo de disparo. El pulso es amplificado y aplicado al transductor por medio de un adaptador de impedancia y el circuito de conmutación.

El subsistema de selección y conmutación tiene como misión seleccionar el receptor adecuado al modo de SONAR usado, activo o pasivo y conmutar el transductor cuando el modo de trabajo es activo para unirlo al emisor en caso de transmitir un pulso SONAR o al receptor después de realizar la emisión.

El funcionamiento activo está formado por ciclos consecutivos de transmisión y recepción. En el instante de la emisión del "PING", el receptor no está unido al transductor y por tanto se encuentra bloqueado. En ese instante arrancan los circuitos de tiempo que gobernarán la ganancia variable del amplificador de recepción y los circuitos de presentación y registro. Al finalizar la transmisión, se acopla el transductor al receptor activo que posicionará los ecos recibidos en función del tiempo transcurrido desde la emisión y de la dirección en que se encuentran. Conociendo la velocidad del sonido en el agua, puede conocerse así la distancia al eco. Cada ciclo termina al transcurrir el tiempo de recepción, generalmente seleccionado por el operador del equipo entre unos valores fijos proporcionados por el fabricante.

Sonido

Se dice que hay un sonido cuando una perturbación mecánica se propaga por un medio material y llega a un receptor con capacidad para producir en él una sensación. Por tanto para que exista sonido deben existir:

o Un elemento capaz de producir una perturbación mecánica.

o Un medio capaz de propagar la perturbación.

o Un oyente sobre el cual se produce una sensación auditiva.

No obstante se considera un fenómeno acústico cuando la perturbación y el medio reúnen las características, para que, en caso de existir un oyente percibiera la sensación. La misma definición da a entender que el sonido puede ser detectado y evaluado

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mediante la medida de alguna de las magnitudes físicas del medio que la perturbación haga variar con respecto a su posición de equilibrio. Generalmente la magnitud usada es la presión.

Para que exista una propagación de la perturbación en un medio, éste debe tener dos propiedades:

Inercia: Permite a un elemento del medio transferir energía al elemento contiguo, y está relacionada con la densidad del medio.

Elasticidad: Produce una fuerza en el elemento desplazado que tiende a llevarlo a su posición de equilibrio.

El sonido cualquiera que sea la naturaleza de la fuente que lo produce se origina por una onda de presión producida por una fuente vibratoria, debido a esto, el movimiento de las partículas del medio se estudia con las características del movimiento ondulatorio.

Desde el punto de vista psíquico el sonido se caracteriza por tres cualidades:

Intensidad: Distingue un sonido fuerte de uno débil.

Tono: Distingue un sonido grave de uno agudo.

Timbre: Distingue dos sonidos de la misma intensidad y tono, pero producido por distintas fuentes.

Ondas

En cuanto al sonido se pueden considerar tres tipos de ondas.

Ondas planas:

Son las que se forman en un tubo que contiene un medio elástico como aire o agua, y que en uno de sus extremos tiene un pistón que se mueve alternativamente hacia delante y hacia atrás. La posición del pistón en el tiempo puede describirse mediante una función sinusoidal. El movimiento alternativo del pistón hace que el aire se comprima y expanda y el movimiento de las partículas se propaga a lo largo del tubo. Esta serie de compresiones y expansiones constituyen un tren de ondas cuya función característica es también sinusoidal, que se propaga a lo largo del tubo a una velocidad que depende del medio de propagación.

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Debe notarse que solo se propaga la vibración, es decir, las partículas del medio solo vibran alrededor de su posición de equilibrio.

Las ondas sónicas producidas por el pistón son PLANAS porque de desplazan en una sola dirección y transmiten la vibración en el mismo instante a todas las partículas del

plano.

Ondas cilíndricas:

Si la superficie de produce la perturbación es un cilindro cuya superficie está vibrando, los frentes de onda son también superficies cilíndricas paralelas a la fuente.

Ondas esféricas:

Se producen cuando la fuente tiene forma esférica o es una partícula que transmite su vibración por igual en todas direcciones. El frente de onda está formados por esferas concéntricas.

Las ondas sonoras en el mar son de este último tipo.

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Propiedades de las ondas

La descripción matemática del movimiento ondulatorio describe la situación de una curva que "viaja" o se propaga, y que en una situación ideal lo hace sin deformación, a lo largo de un eje. Si consideramos que en el caso más complejo, las ondas son esféricas, podemos evaluar el movimiento de una sola de las partículas y extender el resultado a todas direcciones.

En un movimiento ondulatorio se propagan dos magnitudes físicas: MOMENTO y ENERGIA, es decir, no se propaga la materia sino su estado de movimiento.

Se deben considerar las siguientes propiedades:

Frecuencia: Número de veces que la perturbación oscila entre valores positivos y negativos respecto de su posición de equilibrio, por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el HERZIO y se designa con la letra f.

Periodo: Es la inversa de la frecuencia y se define como el tiempo necesario para completar un ciclo completo, entendiendo como ciclo el conjunto de valores que toma la onda desde que se separa de la posición de equilibrio hasta que vuelve a ella sin repetir ninguno. Se mide en segundos y se designa con la letra T.

Longitud de onda: Es la distancia entre puntos análogos de dos ciclos sucesivos. Se mide en metros y se designa con la letra griega Lambda.

Intensidad: Es la energía que fluye por unidad de superficie y unidad de tiempo. Se mide en Watios por metro cuadrado y se representa con la letra I. En la figura se presenta como la amplitud de la onda. La intensidad tiene distinta formulación para distintos tipos de ondas. Si se consideran ONDAS PLANAS la intensidad de la onda en un medio ideal en el que no se produzcan pérdidas no varía al alejarse la onda de la fuente, sin embargo en el caso de las ONDAS CILINDRICAS y ESFERICAS la distancia de la onda a la fuente si es importante, ya que la superficie que atraviesa la misma cantidad de energía es mayor cuanto mayor es la distancia a la fuente generadora de la vibración. La intensidad acústica responde a la fórmula:

I = p2/z

I: Intensidad acústica. p: Presión. z: Resistencia del medio al movimiento de la onda.

La velocidad de propagación del sonido en un medio es directamente proporcional a la presión e inversamente proporcional a la densidad del medio en el que se propaga. Esto indica que la velocidad del sonido varía al modificarse las condiciones del medio por acción de otros agentes.

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Cuando la fuente de ondas y el receptor están en movimiento relativo respecto al medio material en el que se propaga la onda la frecuencia de las ondas recibidas es distinta de las emitidas por la fuente. Todos hemos observado este efecto cuando parados en una carretera oímos un coche acercarse y la sensación sonora es más grave cuando está lejano y se hace más aguda conforme se acerca.

Este fenómeno recibe el nombre de EFECTO DOPPLER en honor al físico C. J. Doppler, quien lo observó por primera vez.

Suponiendo que hay una fuente sonora moviéndose hacia la derecha, como en la figura, con velocidad Vs a través de un medio en reposo y observando la fuente en distintas posiciones, 1, 2, 3 y 4, se puede apreciar que después de un tiempo T, contado a partir de la posición 1, las ondas emitidas en las sucesivas posiciones ocupan las esferas 1, 2, 3 y 4, que no son concéntricas. La separación entre las ondas es menor en el sentido en el que la fuente se mueve. Para un receptor a uno u otro lado, corresponde a una menor o mayor longitud de onda, y por tanto, a una mayor o menor frecuencia.

La relación entre la frecuencia emitida por la fuente y la recibida por el receptor, suponiendo que el medio está inmóvil, y cuando el receptor está en la dirección de propagación, viene dada por la fórmula:

Fr = Fe-Fe . Ver

Fr: Frecuencia recibida.

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Fe: Frecuencia emitida. Ver: Velocidad del receptor respecto a la fuente. En el caso de que el receptor no se encuentre en la dirección de propagación la fórmula se convierte en:

Fr = Fe-Fe . Ver . cos ß

ß: Angulo entre el receptor y la dirección de propagación.

Velocidad del sonido en el mar

La velocidad de propagación del sonido en la mar es el parámetro más importante que se debe conocer para saber el comportamiento del sonido en este medio. En realidad lo que interesa es el conocimiento de la CELERIDAD, que representa solo el valor escalar de la velocidad y no su dirección ni su sentido, ya que al referirnos al sonido en la mar, la propagación se realiza mediante ondas esféricas y en todas direcciones.

La celeridad del sonido en la mar responde a la fórmula:

c: Celeridad. u: Coeficiente de compresibilidad. d: Masa específica.

Pero el coeficiente de compresibilidad del medio varía con la profundidad, mientras que la masa específica depende de la temperatura y salinidad del agua.

Se puede ver así, que la celeridad con la que el sonido de propaga en el mar no es uniforme, y el comportamiento de los rayos sonoros, así se designa a las trayectorias que siguen los frentes de ondas, depende de este hecho.

Así pues hay tres factores determinantes en la celeridad que son: TEMPERATURA, SALINIDAD y PRESION. El grado de influencia de los mismos en el valor de la celeridad ha sido objeto de investigación durante muchos años y se ha acometido en sentido teórico, mediante formulación matemática y en sentido experimental, lo que ha permitido obtener fórmulas empíricas a partir de las observaciones realizadas.

El primer resultado práctico fue la fórmula de DEL GROSSO en 1960, seguido del de WILSON y perfeccionado por MACKENZIE en 1981 cuyo resultado es:

c = 1448,96 + 4.591 T - 0,05304 T2 + 0,0163 D + 1,34 (S-35)

c: Celeridad en mts/seg.

T: Temperatura en :C. Entre 0 y 30.

D: Produndidad en metros. Entre 0 y 8.000.

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S: Salinidad en partes por mil. Entre 30 y 40.

A pesar de que existen otros factores que pueden alterar la celeridad, pueden considerarse irrelevantes en comparación con los ya citados.

Como consecuencia de la variación de la celeridad en el plano vertical, podemos decir que el mar se haya estratificado en zonas, en cada una de las cuales los rayos sonoros tendrán distinto comportamiento. Para estudiar las estratificaciones se les asigna un valor por cada una de las variables que intervienen llamados GRADIENTES, y que se obtienen mediante la relación entre la diferencia de valores de la variable y la diferencia de valores en la función.

El GRADIENTE DE TEMPERATURA a presión y salinidad constantes es de +3 mts./seg. por :C de aumento.

El GRADIENTE DE SALINIDAD a temperatura y presión constantes es de +1,2 mts./seg. por cada 1 por mil de aumento.

El GRADIENTE DE PRESION a temperatura y salinidad constantes es de 0,016 mts./seg. por cada metro de aumento de profundidad.

Representando en un gráfico los valores dos a dos de celeridad-temperatura, celeridad-salinidad y celeridad-presión, las estratificaciones quedan definidas por los puntos en los que la gráfica sufre una variación brusca.

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Preparación

Para el presente laboratorio, el estudiante debe tener conceptos claros de los parámetros principales que intervienen en la medición de los valores del sensor en estudio, así como de

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la teoría de errores que sustentara su procedimiento. (leer texto, capítulo correspondiente a sensores).

Equipos y Materiales

1. Módulo Quanser . 2. Módulo ELVIS II 3. PC con software LabView 10.0 4. Multímetro

Procedimiento Procedimiento a seguir para la instalación de los equipos.

1. Asegúrese de tener todos los quipos sin energía. 2. Inserte el modulo Quanser en el modulo ELVIS II verificando la correcta

inserción de la ranura de conexión. 3. Encienda la PC que contiene instalado el software LABVIEW. 4. Conecte el cable de comunicación USB del módulo ELVIS II a la PC 5. Encienda el módulo ELVIS II y asegúrese de los leds del modulo estén encendidos como

se muestran de la figura. Asegúrese que los leds de señalización de energía del módulo Quanses están activos con +/- 15V y +5V.

6. Ubique el sensor en el modulo de trabajo. 7. Usando este sensor realizaremos dos experiencias para poder entender su

comportamiento y evaluar las mediciones que nos entrega.

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8. PARTE I: Recolección de información. 9. Cargamos el V.I. Correspondiente al sensor de la experiencia (

QNET_MECHKIT_Sonar.vi) 10. Verificamos que el conector J9 este configurado en Sonar. 11. Verificamos que el dispositivo de adquisición de datos sea el correcto:

12. Energizamos el módulo ELVIS II y el módulo Quanser. 13. Ponemos en modo RUN el V.I. 14. En la grafica se muestra la parte de VI donde podremos ver el resultado de la

medición de la señal eléctrica que el sensor entregará (NO EXCEDER DE EL RANGO DE DESPLAZAMIENTO DEL SENSOR)

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15. Primero determinaremos la distancia máxima de alcance y el valor de voltaje obtenido. Para ello usaremos una superficie que pueda reflejar la señal del sensor. Las dimensiones mínimas de la superficie es de aproximadamente 10cm por 10cm.

16. Iniciaremos colocando dicha superficie cubriendo sensor.

17. Encenderemos el sensor y alejaremos la superficie, observando la respuesta del sensor en la gráfica que muestra la señal sensada.

18. Alejaremos la superficie de reflexión hasta que el sensor ya no muestre más el desplazamiento, en ese momento tomaremos nota de la distancia y el valor de voltaje medido. Repetiremos este procedimiento cuatro veces, llenando el siguiente cuadro de valores.

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19. Considerando la línea marcada en la figura como referencia divida la distancia máxima de detección medida en el paso anterior en siete puntos de medición considerando el cero cuando la superficie está cubriendo el sensor y llene la tabla que se muestra a continuación.

Tabla 08:

20. Realice mediciones del valor de voltaje obtenido para distintas distancias entre el sensor y el plano de reflexión. Llene el siguiente cuadro de mediciones considerando cuatro juegos de mediciones.

PRIMERA MEDICIÓN

Distancia

Distancia Desplazada

(cm) Voltaje

Medido (V)

0 10 1 15 2 20

3 25

4 30

5 35

6 40

Tabla 09

Parámetros Datos 1 Datos 2 Datos 3 Datos 4 Promedios alcanzados

Distancia máxima desplazada (cm)

1.85 1.8 1.83 1.78 1.81

Voltaje máxima Alcanzado 2.85 2.7 2.81 2.6 2.74

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SEGUNDA MEDICIÓN

Distancia

Distancia Desplazada

(cm) Voltaje

Medido (V)

0 10 1 15 2 20 3 25

4 30

5 35

6 40

Tabla 10

TERCERA

MEDICIÓN

Distancia

Distancia Desplazada

(cm) Voltaje

Medido (V)

0 10

1 15

2 20

3 25

4 30

5 35

6 40

Tabla 11

CUARTA

MEDICIÓN

Distancia

Distancia Desplazada

(cm) Voltaje

Medido (V)

0 10

1 15

2 20

3 25

4 30

5 35

6 40

Tabla 12

21. Realice el promedio de las mediciones de distancias y voltajes, llene el siguiente cuadro de mediciones con estos datos considerando la distancia en pulgadas.

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Distancia

Distancia Desplazada

(inch) Voltaje

Medido (V) Error

Relativo Error

Absoluto

0 10 0.25

1 15 0.26

2 20 0.28

3 25 0.3

4 30 0.34

5 35 0.37

6 40 0.44

Tabla 13: resultados

22. Usando la tabla de valores del paso anterior complete el cuadro de cálculo del V.I. para determinar la tendencia en la respuesta de la curva del sensor. Target Range, representa el desplazamiento medido en centímetros y Sensor Measurement el valor de voltaje medido del sensor.

23. Cuáles son los valores de los parámetros “slope” e “Intercept” resultado de modelar la curva aproximada a la respuesta del sensor.

Slope =153 Intercept = -23.9

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24. Dibuje la curva resultante obtenida:

25. En base a lo observado en el paso 24; responda las siguientes preguntas en la hoja de

evaluación de laboratorio.

- ¿Cuál es la tendencia de la respuesta del sensor? Explique.

La tendencia de la grafica del sensor sonar es lineal debido a que

la velocidad del sonido es constante

- ¿Cuál es la ecuación matemática que la describe? Explique cómo podríamos

Evaluar el error cometido al usar esta ecuación como patrón de comportamiento de la respuesta del sensor. Y = mx ± b

m = pendiente

b= intersección

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26. PARTE II: Calibración del Sensor. 27. Coloque la superficie en la posición de desplazamiento cero. 28. Seleccione la pestaña de “Calibrate Sensor”. Con el V.I. activado. 29. Configure los valores de los parámetros de la PARTE I. 30. Tome el siguiente cuadro de valores y calcule la desviación estándar del los valores

obtenidos considerando siete valores de desplazamiento iniciando en cero y como ultimo valor la distancia máxima de detección.

31. En base a lo observado en el pasos 30; responda las siguientes preguntas en la hoja de

evaluación de laboratorio. - Considerando esta parte del V.I. como un instrumento de medición. Determine el

valor de la RESOLUCIÓN Y SENSIBILIDAD.

La resolución seria la medida en milímetros La sensibilidad seria el error que presenta al comprobar lo medido

32. Observaciones y conclusiones del laboratorio:

OBSERVACIÓN:

Se observo que al comprobar lo medido no coincidía con los valores medidos en la

práctica.

En los ensayos se daban distorsiones que impedían tomar los datos más cercanos

posibles.

Las ediciones de comprobación no eran necesariamente las deseadas, y muchas veces

los datos proporcionados por el ordenador, eran muy diferentes a los anteriores.

El equipo de ensayo, al parecer estaría descalibrado, puesto que, la medición realizada

nos resultaba con un rango mayor a lo esperado.

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CONCLUSIÓN:

La variación de las ondas obtenidas se debe a los obstáculos que se presentan adelante

del sensor, pero no necesariamente al frente, sino también, los que están a un costado de

este.

La precisión de muestreo se debe principalmente a dos valores, a la ganancia y al offset,

conjuntamente con los puntos de la recta establecidos en los recuadros.

Para una adecuada calibración del sensor, se deben realizar varios ensayos, para

establecer puntos más certeros y así tener como resultante una mejor gráfica.

En general, sensor sonoro nos permite determinar la distancia mediante sonido y poder

determinar la espacio que nos falta para entrar en contacto con el cuerpo que permite

reenviar el eco del emisor.

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Po

nd

erad

o

Criterio Muy

bueno Bueno

Requiere

mejora

No

aceptable

Puntualidad 1 1 0.8 0.6 0.4

Tabla 01 : Desplazamiento versus Voltaje 1 1 0.8 0.6 0.4

Tabla 02-03-04-05 1 1 0.8 0.6 0.4

Tabla 06 1 1 0.8 0.6 0.4

Parámetros en 16. 2 2 1.5 1.1 0.7

grafica 1 1 1 0.8 0.6 0.4

Tabla 07: Calibración del sensor 2 2 1.5 1.1 0.7

Pregrunta 24. 1 1 0.8 0.6 0.4

Tabla 09 --> 13 2 2 1.5 1.1 0.7

Grafica 2 1 1 0.8 0.6 0.4

Pregrunta 25. 1 1 0.8 0.6 0.4

Tabla 14: Calibración del sensor 2 2 1.5 1.1 0.7

Pregrunta 31. 1 1 0.8 0.6 0.4

observaciones y conclusiones 3 3 2.3 1.6 1

20 20 15.5 11.4 7.4