Sensores de llama
Abimelec Sanchez Saul Charca Ochoa
Sensores de llama
Sensor esdel l ama
I nt r oducc i ón Cu al q ui e rc u er p oau nat e mp er a t u t as up er i o ra0Kemi t er ad i a ci o ne l e c t r o ma gn et i c ad eb i d oa l av i b r ac i onquee xpe r i ment al a spar t i c ul as ,at omosymol ec ul asd elc uer po.Es t ar adi ac i ons e d en i mi n ar a di a c i o nt e r mi c a .En p r i n c i p i oe x i s t e nd os t p os d es e ns o r e sc o no c i d os p ors u c a p ac i d ad d er e s p on de ra s ur a di a c i o nt e r mi c a :L o ss e n s or e sc u a nt i c o syl o ss e n s or e s t er mi c os . L oss en so r e sc u an t i c ose s t a nb as ad ose ne le f e ct of o t o el e c t r i c o oe f e ct o qu ep r o v oc al a i nt er ac c i ondef ot onesenl ar edc r i s t al i nadeunmat er i al s emi c onduc t or . L oss en s o r e st e r mi c o se s t a nb as o d osene li n c r e me nt od et e mp er a t u r aq ues ep r o du c ee n c i er t osmat er i al esalabs or v erpar t edel ar adi ac i oni nc i dent e;eli nc r ement odet emper at ur a p ue des e ru na me di d adel ar a di a c i o neme r g en t e .
Es t ei n f o r mees t áen f o c ad o apr e s en t a ru nas er i e d e s e ns o r e spa r ade t e c c i o n d el l a ma u t i l i z ad os ,t e ni e nd oe nc ue nt as ud efi n i c i ón ,c o mp on en t e s,a s pe c t o syp r o ce so sr el e v an t e s p ar aques ed ec t e ct e nd ema ne r aef e c t i v a ,de s deun ap er s p ec t i v aamp l i a ,t e ni e nd oe nc ue nt a s up as a do ,s up r e s en t eys uf u t u r o .T e ne ru ne nt e nd i mi e nt od el ap r e s en c i ad el l a mae ns u s ent i d omáspur o,i mpl i c ah ac erune j er c i c i odel ec t ur apr of un doyder ec opi l a ci óndev ar i as f u en t e s ,b u s c an doe x p on eru na r e l a c i ó nc l a r ae ne lc o nc e pt o ,a ba r c a nd op ors u p ue s t o ,l a c ompr ens i ónl ec t or adel aut or .
Ca beme n c i o n arq ueelp r o c e s od el apr e s e nc i adel l a ma
p e r t e ne c ea l apr o t e c c i o n y
s egu r i daddel q ue mador ,ent er der l of ac i l i t al acr ea ci ónymej or adenue v osel eme nt o s,ade más d epr o v ee rye x t e nd erg l o ba l men t el a sc i e nc i a sq uee x i s t e n.Eld et e ct o rdel l a mat i e nec omo mi s i óni n t e r r u mpi rl as al i d ad ec ombu s t i b l ed elq uema do re nc a sod eq ues ee x t i n gal al l ama .
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Enc ua nt oal apa r t eac a dé mi c adees t ei n f or me ,e ld oc en t es ee nc ue nt r ac omp r o me t i doc onl a or i ent ac i ónyev al uac i óndees t aac t i v i dad,c onl ac ual s el ogr ar í as uper arpr oc es ospendi ent es c one lá r eaac ar g o.Elc omp r o mi s os ob r ee s t ei n f o r med el e c t u r ae sv i t alp ar af a v or e ce re l apr endi z aj eyl aapl i c ac i ónc or r e ct adel osc ono ci mi ent osa dq ui r i dosd ur ant el af or mac i ón.
Obj e t i v os
Obj e t i v oGener al : Apl i c arl osc onoc i mi e nt o smá sbás i c osdel asmat e r i asb as epa r apoderdes ar r ol l aruna s ol uc i ón pr es ent eunar e spues t a ac i r c ui t osb as i c ose nc uant oal ac ons t r u cc i onde s ens or es del l ama s i mpl eal os c ompl ej osdepr oc es oi ndus t r i al ,enl aques eut i l i c encál c ul os ,s e des ar r ol l enac c i onesenbas eadec i s i onesyser epi t ani ns t r uc ci ones ,or i ent adoal mej or e mp l e od ee s t o sys ud es a r r ol l o . Ob j e t i v osEs pec í fi c os : •
Pr es en t a rl osel emen t osbá si c osdec i r c ui t osel ec t r oni c ossi mp l esquemues t r enel p r i nc i pi odef unc i o nami ent od edec t e cc i ondel l a ma. •
Ent e nd erc ómos ec ompi l ayej ec ut ael c i r c ui t o .
Ef ect opi r oel ect r i co
El ef ec t opi r oel éc t r i c oesanál ogoal pi ez oel éc t r i c o,per oenl ugardel aapar i c i óndec ar gas el éc t r i c asc uandos ede f or maunmat er i al ,aq uís et r a t adel aa par i c i óndec ar g ass uper fi c i al es e nu nadi r e c ci ó nd et er mi n ad ac u an doel ma t e r i a le x pe r i me nt aunc amb i odet e mp er a t u r a . Es t a sc ar gass ond ebi dasal c amb i odesupol ar i z ac i ónes pon t áneaal v ar i arl at emper a t ur a. Re c i b i óe s t eno mb r edeD.Br e ws t e re n1 8 24 ,p e r oe sc o no c i d ode s d eh ac emá sd e2 00 0 años.
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Si el c ambi odet emper at ur a,,esuni f or meent odoel mat er i al ,el ef ec t opi r oel éc t r i c os e des cr i bemedi ant eel c oefi ci ent epi r oel éc t r i c o,queesunv ec t or ,del af or ma:
Δ P = p Δ T Este efecto se aplica sobre todo a la detección de radiacióntérmica a temperatura ambiente . Para ello se dispo i el área donde incide laradiación es ! y el grosordel detector , b , es suficientemente peque"o para poder su :
Δ # = !∗ p Δ T
d on de∆Te se li n cr e me nt od et emp er a t u r ae x pe r i me nt a dop ore ld et e ct o r .L at e ns i ó no bt en i d a s e r á $ a=
Δ # C
Cuandola radiaciónincidente es pulsante y tiene una potenciaPi ,la tensión obtenida en el condensador es $ a= % ∗ Pi
&a dependencia frecuencialde %' es , pues , de tipo paso ba(o . Para sensores comercialesdecrece a partir de fr &a corriente de cortocircuito equi'alente es donde %ies laresponsi'idad encorriente ,que 'iene dada por
%=
*+∗,- Ce∗b ( 1 −,- )
Ri e spl anapa r ar ad i ac i o ne sdef r e cuen ci ama y orq uel ade t er mi nadaporl ac ons t ant et ér mi c a del mat er i al .
Pr i nc i pi odef unc i ona mi e nt odeFot odi odos
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Unf o t o di o doesu naun i ó nPNoes t r u ct ur aPI N.Cu an dounha zdel u zdes ufi c i e nt een er g í a i nc i deenel di odo,e x ci t au nel ec t r ó ndándol emo v i mi ent oycr eaunhuec oc onc ar gap os i t i v a. Si l aabs or c i ónoc ur r eenl azonad eago t ami en t od el auni ón,oaunadi s t anc i ad edi f us i ónde él ,es t ospo r t ador ess onr e t i r ad osdel auni ónporel c ampodel az onadeago t ami e nt o, pr oduc i endounaf ot oc or r i ent e. Losdi odost i enenunsent i donor mal deci r c ul ac i óndec or r i ent e,quesel l amapol ar i z ac i ón di r ec t a.Enes es ent i doel di ododej apas arl ac or r i ent eel éc t r i c aypr ác t i c ament enol oper mi t e enel i nv er s o.Enel f ot odi odol ac or r i ent e( quev ar í ac onl oscambi osdel al uz )esl aque c i r c ul aens ent i doi nv er s oal per mi t i doporl aj unt ur adel di odo.Esdec i r ,par as u f u nc i o nami e nt oe lf o t od i o doe spo l a r i z ad od ema ner ai n v er s a.Sep r o du ci r áu na umen t od el a c i r c ul ac i óndec or r i ent ec uandoel di odoesex c i t adoporl al uz .Enaus enc i adel uzl ac or r i ent e p r e s en t ee smu yp eq ue ñayr e c i b ee ln omb r ed ec o r r i e nt ed eo s c ur i d ad . Fot odi odosdeav al anc haTi enenunaes t r uc t ur as i mi l ar ,per ot r abaj anc onv ol t aj esi n ver s os ma y or es .Es t oper mi t eal ospo r t ador esdeca r gaf o t ogener ad oss ermul t i p l i c adosenl azona deav al anc hade ldi odo,r es ul t a ndoenun aga nan ci ai nt er na,quei nc r e ment al ar e spu es t adel di s pos i t i v o. Unf ot odi odoesundi s pos i t i v oque,c uandoesex c i t adoporl al uz ,pr oduc eenel c i r c ui t ouna c i r c ul ac i óndec or r i e nt epr o por c i o na l( yme di bl e) .Dees t aman er a,puedenh ac er s es er v i r c omos en sor esd el uz ,aunque,s ib i enesc i er t oqueex i s t e nf o t o di odo ses pec i a l men t e s ens i bl esal al uzvi s i bl e,l agr anmay or í al os ons obr et odoal al uzi nf r ar r oj a.Sepueden a dq ui r i re nc u al q ui e rd i s t r i b ui d ord ec o mp on en t e sb ás i c os ,t al e sc o moMo us eroJ ame co ,p or poneru npardeel l os .Ej empl osdedi s po si t i v osc on cr e t osqu enospuedenv eni rbi enson( el c ó d i g oe sde lf a br i c a n t e )e lTEFD4 30 0F ,e lBPV2 2F ,e lBPV1 0NFoel SFH2 35 F A. Ha yqu et e ne re nc ue nt aqu e,ape sa rd et e ne ru nc omp or t a mi en t oe na pa r i e nc i as i mi l a ral o s LDRs ,u nadi f er enc i amu yi mpor t a nt er e spec t oes t o s( ademásdel as ens i bi l i d adao t r as l o ng i t u de sd eo nd a)e se lt i emp od er e s pu es t aal o sc amb i o sd eo s cu r i d adai l u mi n ac i ón ,y v i c e v er s a ,q ueenl o sf o t o di o do sesmu c home no r . I g ual q uel osdi odoses t án dar ,l osf o t od i odospos eenu nán odoyuncát odo,per oat enc i ón, p ar aqu ef u nc i o nec omode se amo s,u nf o t o di od os i e mp r es eh ad ec on ec t a ra lc i r c u i t oen p ol a r i d adi n v er s a .Es os í ,i gu al q ueo cu r r ec onl o sd i od osc omu ne s,n or ma l me nt ee lá no doe s má sl a r g oq ueel c át od o( e nc as od es e rd ei g ua ll o ng i t u d,e lc át o dod eb er áe s t a rma r c ad od e al gunaf or ma ) . Suf unc i onami ent oi nt er noesel s i gui ent e:c uandoel f ot odi odoes t ápol ar i z adoendi r ec t a,l a l uzquei nc i des obr eél not i eneunef ec t oapr ec i abl eyport ant oel di s pos i t i v os ec ompor t a c omoun d i o doc omún .Cu and oe s t ápo l a r i z ad oe ni n v er s aynol el l eg an i n gu nar a di a ci ó n
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l u mi n os a ,t a mb i é ns ec omp or t ac omoundi o dono r ma ly aqu el o sel e c t r o ne squ efl u y e np ore l c i r c ui t onot i enenener gí as ufi c i ent epar aat r a ves ar l o,c onl oqueel c i r c ui t oper manec eabi er t o. Pe r oenel mo men t oenel q ueel f o t o di o dor e ci b eu nar a di a ci ó nl u mi n os ade nt r odeunr an go del o ngi t u ddeo nd aade cua do,l osel ec t r one sr e ci be ns ufi c i ent eener gí apar apoder“ s al t a r ”l a bar r er adel f o t odi odoeni n v er s ayc ont i nuars uc ami no .
De t e cc i ondel l a maopt i c a Enl adet ec ci ónópt i c adel l amasut i l i z andol ar adi ac i ónel ec t r omagnét i c aemi t i daporl asl l amas par ai nf or mardeunas i t uac i óndepel i gr o.Par ael s ens oresporl ot ant ol at ar eadec on ver t i rl a s eñal ópt i c aenunas eñal el éc t r i c a. Esi mpo r t ant epar al afi abi l i daddeunat éc ni c adede t ec c i ónpa r ahac erunac l ar ad i s t i n ci ón ent r el a ss eñal espr oc edent esdeunal l amar eal yl osquepr o v i e nendel aóp t i c adeo t r as s i t u ac i ones ,s i mul a nt e sdel al l a ma,per oquenot i e nennadaqu ev erc onuni nc endi o.Es ,en úl t i mai ns t anc i a,par afi l t r arl al uzdel s ol s er efl ej aunr ay odel uz ,yot r ai nt er f er enc i aópt i c a. Po re s t ar az ón,l as ens i bi l i daddel o sde t ec t or esessel ec t i v aenl az on adeu nde t e r mi nado v al orenel i nt er v al oder adi ac i ónel ec t r omagnét i c ades deel ul t r a vi ol et ahas t ael i nf r ar r oj o.De hec ho,l ar adi ac i ónul t r a vi ol et ar es ul t as ermásdébi l yseabs or bef ác i l ment eporl apr es enc i a depar t í c ul asdehumouo t r aspar t í c ul asdedi f er ent enat ur al ez a.Porl ot ant o,puedeoc ur r i r queuns ens ornoes t ás ufi c i ent ement ea ct i v adopar ai nt e r v e ni r . L osde t e ct o r e sd eh umoó pt i c osdel l a mas ep ued end i v i d i re nd ost i p os :
•
L osde t e ct or e sóp t i c osder a di a ci ónco nunso l ocana l
•
De t e ct or e sder adi ac i ónó pt i c aded obl ec ana l .
El det ec t orópt i c odel l amac anal úni c oenc uent r asuapl i c ac i ónópt i maenl apr o t ec ci óndel os e nt o r n osd on deha yma t e r i a l e sq uec on t i e ne nc a r b on oyq uequ emac onl l a ma .
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L osde t e ct o r e sd er a di a c i ó nó pt i c ac ondo sca na l e ses t á neq ui p ad osc on2s e ns or e s pi r oel éc t r i c ossens i bl esal ar adi ac i óni nf r ar r oj aendosl ongi t udesdeondadi f er ent es .El pr i mer s ens orr eac ci onaal ar adi ac i óni nf r ar r oj aenel es pec t r oc ar ac t er í s t i c odel di óx i dodec ar bono p r o du ci d oapa r t i rd ema t e r i a l e sq uec o nt i e ne nc a r bo no ,t a l e sc omoma de r a ,p r o du ct o sd e pet r ól eo,pl ás t i c o,al c ohol ,et c . El s egundosens orr eal i z aunsegui mi ent ocont i nuodel asf uent esex t er nasdei nt er f er enc i a, queemi t ens eñal essi mi l ar esal al l ama,t al escomol uzsol ar ,l uzar t i fi ci al ,or adi ac i ónt al c omo l aemi t i daporc uer poscal i ent es . L ass eñ al e sdel o sdo sse ns or e ss eco mp ar a ne ns i n cr o ni s moamp l i t udyf a seenunc i r c ui t o el ec t r óni c o.Es t ec ont r ol dael det ec t orunai nmuni dadnot abl edel asi nfl uenc i asex t er nas s i mul andol apr es enc i adel l amas .
Ci r cui t osut i l i z ados Poref ect opi r oel ect r i co
Ci r c ui t oNº 1
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Poref ect oscuant i codedet ecci ondel l ama
Ci r c ui t oNº 2
Ci r c ui t oNº3
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Poref ect oscuant i codedet ecci ondel l amaconar dui no
Ci r c ui t oNº4
Concl usi ones Losc i r c ui t os s ons en ci bl esal as e ñal pul z o ye st osdebens e rac op l ad oa sa ampl i fi c ador es d emu l t i e t a padega na ci a sal t a ,o e no t r o sca s osa p aq ue t e s deso f t wa r el i b r ec omoar d ui n o par auncor r e ct of unc i onami e nt o. El c i r c ui t onumer ot r esesut i l i z ado c omoundi v i s ordet ens i onelc ompar adordel c i r c ui t o i nt e gr a doLM 3 93ha cedeaml i fi c ad oryma nd aal as eñ ald es a l i d ah ac i ael l edyu np ar l an t e , s uus oesma sef e c t i v oc onu nmo du l odea r d ui n oq uei n c r e me nt a el r a ng od ef r e c ue nc i a s o bs e r v a b l e . Amb osc i r c u i t o ss o ne l e me nt a l e senel u s od el o squ ema do r e s ,c a daun oc o nv e nt a j a sy des v ent aj asper oi npr ec i ndi bl es .
Bi bl i ogr af í a I NSTRUMENT ACI ONELECTRONI CA MI GUELP .GARCI AEDI TORI ALTHOMSON - MEDI CI ONESYPRUEBASEL ECTRI CASYELECTRONI CASW BOL TON EDI TORI ALMRCOMBO.
