Mtro. Alonso Lujambio Irazábal
Dr. Rodolfo Tuirán Gutiérrez
Mtra. Sayonara Vargas Rodríguez
II
Participantes
M.I. Guillermo Martín Limón Molina – Universidad Politécnica de Baja California. M.C. Carlos Morales Carbajal – Universidad Politécnica de Baja California.
Primera Edición: 2011 DR 2011 Coordinación de Universidades Politécnicas. Número de registro: México, D.F. ISBN-----------------
III
ÍNDICE
Introducción…………………………………………………………………………………………..…………………….… 1
Programa de Estudios…………………………………………………………………………….………………………. 2 Ficha Técnica………………………………………………………………………………………………………………… 3
Desarrollo de Prácticas y/o Actividades de Aprendizaje…………………………………………………… 6 Instrumentos de Evaluación…………………………………………………………………………………………… 19 Glosario………………………………………………………………………………………………………………………… 28 Bibliografía……………………………………………………………………………………………………..…………….. 32
IV
Este manual sirve al Profesor para identificar los objetivos, los contenidos y su programación, correspondientes a la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales. El manual detalla las habilidades y valores que desarrolla el estudiante al cumplir con cada objetivo, también da algunas directrices en cuanto a los instrumentos didácticos y de evaluación que podrían aplicarse durante el curso. El mundo de los sensores y actuadores es amplísimo y complejo, hay miles de sensores diferentes en el mercado y muchísimas publicaciones especializadas. Gracias al avance de las tecnologías de integración, aparecen sensores y actuadores cuyo tamaño es del orden de fracciones de milímetro y cuyo acondicionamiento, o parte de él, se integra en el mismo substrato que el dispositivo. Asimismo, sensores tradicionales como el LVDT o los sensores basados en ultrasonidos no son desplazados por aquellos de última generación, sino que conviven gracias a su propio nicho de aplicación. El desarrollo de la automatización industrial y los procesos de aseguramiento de la calidad se deben en gran medida al desarrollo de la ciencia de la medición. En particular, la cuantificación de variables y su procesamiento en medios electrónicos se ha desarrollado gracias a los transductores. Estos elementos han permitido realizar la “conexión” entre la
dimensión física del proceso. El alumno tendrá la capacidad de identificar diferentes tipos de transductores para que pueda interpretar a través del conocimiento de su funcionalidad las aplicaciones de los distintos tipos de sensores y actuadores. Sensores y Acondicionamiento de Señales tiene influencia sobre otras asignaturas debido a que permite al alumno comprender la importancia de los diferentes tipos de sensores y circuitos de acondicionamientos en sistemas automatizados, teniendo aplicación directa en materias como hidráulica, neumática y PLC’s.
1
Identificar los conceptos generales y terminología de los sistemas de medición con propósito de obtención de parámetros de los sistemas generales.
Resuelve un cuestionario acerca de sistemas de medición.
Lección Portafolio de Magisterial evidencias Estudio de casos
X
X
N/A
N/A
NA
Pizarrón, diapositivas electrónicas y acceso a internet.
Proyector (cañón de video) y computadora
4
1
0
1
Documental
EC1:Cuestionario de Sistemas de Medición.
Identificar los conceptos de transductores, sensores y el acondicionamiento de señales para resolver problemas en la industria.
Distinguir la clasificación general de los sensores para su aplicación en las entradas de los sistemas.
Resuelve un cuestionario acerca de las características dinámicas de los sistemas. Resuelve problemas relacionados con la exactitud, linealidad y la resolución de un sistema de medición.
Lección Portafolio de Magisterial evidencias Estudio de casos
X
X
N/A
N/A
EC1:Cuestionario de las características estáticas y dinámicas de los sistemas.
Pizarrón, diapositivas electrónicas y acceso a internet.
Proyector (cañón de video) y computadora
Pizarrón, Sensores diapositivas resistivos electrónicas y más usados acceso a internet.
Proyector (cañón de video), computadora, multímetro y fuentes de voltaje
Pizarrón, Sensores diapositivas capactivos e electrónicas y inductivos acceso a internet.
Proyector (cañón de video), computadora, multímetro y fuentes de voltaje
16
Pizarrón, Principales diapositivas sensores electrónicas y generadores acceso a internet.
Proyector (cañón de video), computadora, multímetro y fuentes de voltaje
14
NA
14
2
6
2
Documental
0
Documental Campo
Describir las características estáticas y dinámicas de los sistemas para su manejo eficiente.
Realiza una práctica con los sensores resistivos más usados. Distinguir los sensores resistivos y acodicionamiento para su aplicación en proyectos.
Resuelve problemas con el Puente de Wheastone.
Lección Portafolio de Magisterial evidencias Estudio de casos
X
X
N/A
N/A
8
2
0
EP1: Rúbrica para problemario de linealidad, exactitud y resolución de un sistema de medición.
ED1: Guía de Observación para práctica de sensores resistivos más usados. EP1: Rúbrica para problemario del Puente de Wheastone.
ED1: Guía de
Identificar los sensores capacitivos e inductivos y su acondicionamiento para su aplicación eficiente en sistemas mecatrónicos.
Distinguir los sensores piezoeléctricos, piroeléctricos y fotovoltáicos y su acondicionamiento con el propósito de aplicarlos apropiadamente en el desarrollo de proyectos de creatividad.
Realiza una práctica de los sensores capactivos e inductivos. Resuelve problemas con el Puente de Maxwell y Puente de Schering.
Realiza una práctica con los principales sensores generadores.
Lección Portafolio de Magisterial evidencias Estudio de casos
Lección Portafolio de Magisterial evidencias Estudio de casos
X
X
X
X
N/A
N/A
N/A
N/A
1
5
2
Documental Campo
Observación para práctica de los sensores capactivos e inductivos.
EP1: Rúbrica paa problemario de Puente de Maxwell y Puente de Schering.
3
6
3
Campo
ED1: Guía de observación para práctica de sensores generadores.
2
Nombre:
Sensores y Acondicionamiento de Señales
Clave:
SAS-ES
Justificación:
Objetivo:
Habilidades:
Competencias genéricas a desarrollar:
Esta asignatura permitirá al alumno identificar y seleccionar los sensores y su respectivo acondicionamiento, los cuales son de vital importancia en la etapa inicial del diseño sistema o un proceso, debido a que nos permiten cuantificar, medir y comparar variables físicas que serán tratadas en un sistema o proceso.
El alumno será capaz de seleccionar los sensores de acuerdo a sus características y su fase de acondicionamiento para aplicaciones como elementos de entrada de un sistema o proceso.
Razonamiento matemático. Capacidad de comprensión. Seleccionar información. Capacidades para análisis y síntesis para aprender, para resolver problemas, aplicar los conocimientos en la práctica, adaptarse a nuevas situaciones, cuidar la calidad, gestionar la información y para trabajar en forma autónoma y en equipo. Aplicar normas de seguridad, higiene y medio ambiente. Capacidad para resolver problemas. Capacidad para análisis y síntesis. Capacidad para trabajar en forma autónoma y en equipo. Capacidad para aprender.
Capacidades a desarrollar en la asignatura
Competencias a las que contribuye la asignatura
Seleccionar las tecnologías mecatrónicas disponibles para integrar la solución cumpliendo con las especificaciones de diseño. Emplear los elementos mecatrónicos para la integración de un modelo o prototipo, basándose en las especificaciones de diseño. Determinar los dispositivos de entrada, salida y de control para mejorar el desempeño del sistema o proceso con base a las especificaciones técnicas y a los requerimientos del diagnóstico realizado. Actualizar el sistema o proceso para mejorar su funcionamiento incorporando los elementos de entrada, salida y de control. Identificar las condiciones de funcionamiento de los equipos para determinar los requerimientos de mantenimiento con mediciones y pruebas de acuerdo al equipo. Consultar las especificaciones de manuales técnicos para identificar las recomendaciones del fabricante interpretando y traduciendo la ficha técnica del equipo. Elaborar el circuito electrónico para integrarlo a los sistemas mecatrónicos mediante las especificaciones de diseño. Controlar la calidad del circuito electrónico manufacturado para garantizar su robustez en las diferentes condiciones de operación, aplicando pruebas y normatividades correspondientes.
Integrar modelos y prototipos mecatrónicos para validar la funcionalidad de los sistemas, productos o procesos propuestos empleando dispositivos físicos y software de simulación.
Implementar elementos mecatrónicos para la automatización de sistemas o procesos con base al resultado del diagnóstico.
Diagnosticar las necesidades de mantenimiento para elaborar el plan y programa de mantenimiento mediante el análisis de las condiciones de funcionamiento del equipo y las especificaciones técnicas del fabricante.
Construir circuitos electrónicos para su integración en sistemas mecatrónicos mediante la interconexión de elementos y dispositivos electrónicos.
HORAS TEOR A
Unidades de aprendizaje
Estimación de tiempo (horas) necesario para transmitir el aprendizaje al alumno, por Unidad de Aprendizaje:
Total de horas por cuatrimestre: Total de horas por semana: Créditos:
I.- Sistemas de Medición.
HORAS PR CTICA No No presenci Presencial presencial Presencial al 4
1
0
1
II.- Tipos de Sensores.
14
2
6
2
III.- Sensores Resistivos.
8
2
0
0
IV.- Sensores de Reactancia Variable.
16
1
5
2
V.- Sensores Generadores.
14
3
6
3
90 6 5
DESARROLLO DE PRÁCTICAS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje:
1. Sistemas de Medición
Nombre de la evidencia:
Cuestionario sobre Sistemas de Medición
Número:
1 Duración (horas) : Al completar el cuestionario el alumno será capaz de:
Resultado de aprendizaje:
1
*Identificar los conceptos generales y terminología de los sistemas de medición con propósito de obtención de parámetros de los sistemas generales.
Requerimientos (Material Lápiz y borrador. o equipo): Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Enseñar Sistemas de Medición, su clasificación y su estructura básica. Explicar cada elemento de la estructura básica de un sistema de medición.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
1.- ¿Qué es un Sistema de Medición? 2.- Mencione la clasificación de los Sistemas de Medición. 3.-Describa la estructura básica de un Sistema de Medición (Instrumento de medición) 4.-Explique cada uno de los elementos de la estructura de un Sistema de Medición. 5.- ¿Por qué es importante la etapa de acondicionamiento de señal? 6.- Mencione que elementos pueden ser usados como la entrada de un sistema de medición 7.- ¿Qué elementos pueden ser utilizados como la salida de un sistema de medición?
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de este cuestionario: - Cuestionario de sistemas de medición.
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje:
2. Tipos de Sensores
Nombre de la evidencia:
Cuestionario de las Características Estáticas y Dinámicas de los Sistemas.
Número: Resultado de aprendizaje:
2
Duración (horas) :
2.5
Distinguir la clasificación general de los sensores para su aplicación en las entradas de los sistemas.
Requerimientos (Material Lápiz y borrador o equipo): Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Enseñar los temas de Transductores y Sensores, incluyendo su clasificación y ejemplos de aplicaciones. Explicar características estáticas y dinámicas de los sistemas de medición aplicadas a los sensores más comunes y su clasificación. Mencionar los tipos de errores y su clasificación.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
1. Mencione el concepto de un transductor y como se clasifican. 2. ¿Qué es un sensor? Mencione su clasificación. 3. Describa dos ejemplos de aplicaciones de los sensores y dos ejemplos de aplicaciones de los transductores. 4. ¿A qué se refiere cuando hablamos de características estáticas de un sistema de medición? ¿Qué diferencia existe con las características dinámicas? 5. ¿Cuál es la diferencia entre la exactitud y la precisión? Mencione si son características estáticas o dinámicas. 6. Explique los conceptos de: a) Exactitud b) Precisión c) Resolución d) Linealidad e) Error Dinámico f) Fidelidad g) Velocidad de Respuesta. 7. Mencione y explique la clasificación de los tipos de errores que podemos encontrar en los sistemas de medición. Evidencias a las que contribuye el desarrollo de este cuestionario: Resuelve un cuestionario acerca de las características estáticas y dinámicas de los sistemas.
Nombre de la asignatura: Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Nombre de la evidencia: Número: Resultado de aprendizaje:
Sensores y Acondicionamiento de Señales 2. Tipos de Sensores Problemario de linealidad, exactitud y resolución de un sistema de medición. 3
Duración (horas) :
3
*Describir las características estáticas y dinámicas de los sistemas para su manejo eficiente.
Requerimientos (Material o equipo):
Computadora con acceso a internet, fuentes bibliográficas e impresora Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Mostrar ejemplos de las características estáticas y dinámicas de los sensores. Mencionar aplicaciones típicas que requieran análisis de las características estáticas y dinámicas de los sensores.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
1. Para un determinado sensor, se especifica un error de linealidad del 1% de la lectura más el 0.1% del fondo de la escala, mientras que para un segundo sensor que posee el mismo alcance de medida, el error especificado es de 0.5% de la lectura más el 0.2% del fondo de la escala. ¿En qué margen de la escala es el más exacto el primero que el segundo? Si el alcance de medida del segundo fuera doble que el primero, ¿en qué margen sería más exacto este último? 2. Para medir el flujo turbulento con fluctuaciones de hasta 100 Hz, se emplea un sensor de temperatura sin recubrimiento (respuesta dinámica de primer orden). Si el error dinámico se desea mantener inferior al 5%, ¿Cuánto debe valer la constante de tiempo del sensor? 3. Para la calibración dinámica de un acelerómetro se dispone de una mesa vibrante, con frecuencímetro, un sensor de velocidad lineal de devanado móvil y un sistema óptico para medir distancias. Averigua cuál de los siguientes métodos de medida es el mejor para determinar la aceleración aplicada, en función de la exactitud de dichos instrumentos: medir la frecuencia a la que vibra la mesa y la velocidad lineal, o medir la frecuencia a la que vibra la mesa y el desplazamiento. Para calibrar un acelerómetro lineal se coloca éste en una mesa centrífuga horizontal de radio
R, la cual gira a una velocidad ω ajustable y que viene indicada en revoluciones por minuto
(r/min) en un panel de cuatro dígitos. El error del conjunto de medida de la velocidad es de ± 1 en la cifra menos significativa. Se pide: a) Suponiendo que el error en la determinación de la posición del acelerómetro sea despreciable, ¿cuál es el error relativo que se comente en la aceleración calculada cuando el sistema gira a 5000 r/min? b) Si la posición del acelerómetro se determina con un sistema digital que tiene una incertidumbre de ± 1 en el bit de menor peso, ¿cuántos bits debe tener para que el error en la medida de la posición produzca por sí solo un error en la aceleración calculada inferior al del apartado anterior? c) Para determinar su velocidad transversal se dispone del acelerómetro con el eje activo en dirección tangencial, y se obtiene una señal que es de 1.7% de la correspondiente al canso en que la dirección del eje activo es radial. ¿Cuál debe ser la precisión del sistema si el posicionamiento angular para que al determinar la sensibilidad longitudinal el error debido a la falta de alineamiento del eje activo y el radio sea inferior al 0.1%? Evidencias a las que contribuye el desarrollo de este problemario: Resuelve problemas relacionados con la exactitud, linealidad y la resolución de un sistema de medición.
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Nombre de la práctica o proyecto: Número: Resultado de aprendizaje:
3. Sensores Resistivos Práctica de Sensores Resistivos más usados. 1
Duración (horas) :
3
Distinguir los sensores resistivos y acondicionamiento para su aplicación en proyectos.
Requerimientos (Material Multímetro, termómetro, potenciómetros, LDR, RTD, tablero de conexiones, o equipo): alambre calibre 22, caimanes y cautín. Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Enseñar los diferentes tipos de sensores resistivos más comunes. Resolver en clase ejemplos que involucren cálculos de sensores resistivos.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
Actividades a desarrollar: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Armar un circuito resistivo. Elaborar una tabla de relación de resistencia, voltaje, corriente y ángulo del potenciómetro. Graficar la relación de ángulo contra resistencia obtenida. Graficar la relación de voltaje contra ángulo. Graficar la relación de corriente contra ángulo. Armar un circuito divisor de voltaje. Medir el voltaje de una resistencia de 10kΩ mientras se le aplica calor a la otra por 5 seg.
Observar lo que sucede con el voltaje de la resistencia, medir con el termómetro la temperatura de la resistencia y hacer anotaciones.
9. Analizar un circuito que contenga LDR’s, Termistores y RTD’s.
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica: Realiza una práctica con los sensores resistivos más usados.
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Nombre de la práctica o proyecto: Número: Resultado de aprendizaje:
3. Sensores Resistivos Problemas con el Puente de Wheastone 4
Duración (horas) :
3
Distinguir los sensores resistivos y acondicionamiento para su aplicación en proyectos.
Requerimientos (Material Lápiz, borrador, multímetro, tablero de conexiones y termistores. o equipo): Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Explicar aplicaciones con el Puente de Wheastone.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
1. Con una fuente de 12 volts y con resistencias R1=4.7 kΩ y R3=10 kΩ. Determine los valores de R2 y Rx para el puente este balanceado.
2. Supongamos que la resistencia Rx varía de 5 kΩ hasta 20 kΩ. ¿Cuál sería el rango de voltaje que tendríamos en los puntos a y b? 3. ¿Qué condición se debe cumplir para el puente de Wheastone este balanceado por corrientes en los puntos a y b? Haga una demostración con una aplicación práctica.
4. En lugar de una Rx conecte un termistor PTC o NTC. Haga una tabla de voltaje con respecto a la temperatura en los puntos a y b. Utilice valores resistencias que considere pertinentes. 5. ¿Qué ocuparía hacer para obtener una respuesta lo más linealmente posible en este circuito? Haga una demostración.
6. Analice los circuitos anteriores y describa una posible aplicación para cada uno de ellos. Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica: Resuelve problemas con el Puente de Wheastone.
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje:
4. Sensores de Reactancia Variable
Nombre de la práctica o proyecto:
Práctica de Sensores Capacitivos e Inductivos
Número: Resultado de aprendizaje:
2
Duración (horas) :
4
Identificar los sensores capacitivos e inductivos y su acondicionamiento para su aplicación eficiente en sistemas mecatrónicos.
Osciloscopio, multímetro, generador de funciones, tablero de conexiones, Requerimientos (Material alambre calibre 22, amplificadores operacionales, resistencias y sensor o equipo): capacitivo. Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Describir aplicaciones con el uso de OPAMPS y sensores capacitivos e inductivos.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
Actividades a desarrollar: 1. Caracterizar un sensor capacitivo en base a los siguientes circuitos:
a)
b) 2. Determinar que circuito es el mejor para el sensor capacitivo de acuerdo a la selección tomada anteriormente. Para ambos circuitos hay que hacer los cálculos necesarios y elaborar tablas comparativas que relacionen el cambio de la capacitancia y el voltaje de salida. 3. Explicar el funcionamiento del siguiente circuito.
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica: Realiza una práctica de los sensores capacitivos e inductivos.
Nombre de la asignatura: Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Nombre de la práctica o proyecto: Número: Resultado de aprendizaje:
Sensores y Acondicionamiento de Señales 4. Sensores de Reactancia Variable Problemario de Puente de Maxwell y Puente de Schering 5
Duración (horas) :
3
Identificar los sensores capacitivos e inductivos y su acondicionamiento para su aplicación eficiente en sistemas mecatrónicos.
Requerimientos (Material Lápiz y borrador o equipo): Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Explicar Puente de Maxwell y Puente de Schering para aplicaciones con sensores de reactancia variable.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
1. Usando el Puente de Maxwell determine los valores de Lx y Rx apropiados para producir una caída de tensión en el detector 5 Vrms usando los siguientes valores: E=12 Vrms, R1=5 kΩ, C1=100 nF, R2=10 kΩ y R3=4.7 kΩ.
2. Se dispone de un sensor capacitivo para el nivel de líquidos, formado por dos cilindros concéntricos con radios respectivos de 20 mm y 4 mm. El depósito del cilíndrico con un diámetro de 50 cm y una altura de 1.2 m y contiene un líquido cuya constante dieléctrica relativa de 2.1. Para tener una señal en el detector entre 0 V (depósito vacío) y 1 V (depósito lleno). Determine los valores de los elementos del Puente de Schering a utilizar en este caso. Evidencias a las que contribuye el desarrollo de este problemario: Resuelve problemas con el Puente de Maxwell y Puente Schering.
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje:
5. Sensores Generadores
Nombre de la práctica o proyecto:
Práctica de Sensores Generadores
Número: Resultado de aprendizaje:
3
Duración (horas) :
3
Distinguir los sensores piezoeléctricos, piroeléctricos y fotovoltáicos y su acondicionamiento con el propósito de aplicarlos apropiadamente en el desarrollo de proyectos de creatividad.
Requerimientos (Material Sensores generadores varios, tableros de conexión, alambre calibre 22, o equipo): caimanes, fuentes de voltaje y multímetro. Actividades a desarrollar en el cuestionario:
Profesor: Explicar sensores generadores y su clasificación. Mostrar aplicaciones básicas de los sensores generadores.
Alumno: Analizar los elementos antes mencionados y contestar el siguiente cuestionario. Revisar los conceptos antes mencionados por medio de la consulta del material proporcionado por el profesor.
Actividades a desarrollar: 1. Elaborar circuitos que contengan celdas fotovoltaicas y/o sensores piezoeléctricos. Hacer una tabla que incluya la variable sensada contra generada (corriente o voltaje según sea el caso). 2. Elaborar una aplicación en el diseño de un proyecto aplicando los sensores vistos en clase y entregar un reporte. El reporte debe incluir datos de simulación, cálculos y prueba de circuitos.
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica: Realiza una práctica con los principales sensores generadores.
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Nombre de la evidencia:
1. Sistemas de Medición Cuestionario sobre Sistemas de Medición
1.- ¿Qué es un Sistema de Medición? 2.- Mencione la clasificación de los Sistemas de Medición. 3.-Describa la estructura básica de un Sistema de Medición (Instrumento de medición) 4.-Explique cada uno de los elementos de la estructura de un Sistema de Medición. 5.- ¿Por qué es importante la etapa de acondicionamiento de señal? 6.- Mencione que elementos pueden ser usados como la entrada de un sistema de medición 7.- ¿Qué elementos pueden ser utilizados como la salida de un sistema de medición?
Nombre de la asignatura: Sensores y Acondicionamiento de Señales Nombre de la Unidad de Aprendizaje:
2. Tipos de Sensores
Nombre de la evidencia:
Cuestionario de las Características Estáticas y Dinámicas de los Sistemas.
1. Mencione el concepto de un transductor y cómo se clasifican. 2. ¿Qué es un sensor? Mencione su clasificación. 3. Describa dos ejemplos de aplicaciones de los sensores y dos ejemplos de aplicaciones de los transductores. 4. ¿A qué se refiere cuando hablamos de características estáticas de un sistema de medición? ¿Qué diferencia existe con las características dinámicas? 5. ¿Cuál es la diferencia entre la exactitud y la precisión? Mencione si son características estáticas o dinámicas. 6. Explique los conceptos de: a) Exactitud b) Precisión c) Resolución d) Linealidad e) Error Dinámico f) Fidelidad g) Velocidad de Respuesta. 7. Mencione y explique la clasificación de los tipos de errores que podemos encontrar en los sistemas de medición.
(2 puntos)
(5 puntos)
(3 puntos)
Plantea de forma apropiada las ecuaciones y/o fórmulas para resolver el 100 % de los problemas.
Escribe de manera correcta las fórmulas de los problemas en el 90% de los casos.
Plantea de manera correcta cerca de un 80% de los problemas.
Presenta una cierta dificultad en el planteamiento de los problemas.
Tiene dificultad para saber lo que pide resolver en los problemas.
Presenta de forma ordenada los datos de los problemas y aplica el procedimiento adecuado para la solución de los problemas.
Muestra de forma ordenada los datos, presenta errores en el 90 % de los casos.
Presenta el procedimiento en forma apropiada en al menos el 80% de los casos.
Aplicó el procedimiento en forma exitosa en al menos el 70% de los casos.
No sabe aplicar los procedimientos apropiados.
Obtuvo el resultado correcto en la totalidad de los problemas.
Obtuvo el resultado correcto en el 90 % de los problemas.
Tuvo una cierta cantidad de errores en los resultados de los problemas.
Obtuvo el 70% de los resultados en la forma correcta.
No llegó a los resultados en más de un 60% de los problemas.
22
INSTRUCCIONES
Revisar los documentos o actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia a evaluar se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” ocúpela cuando tenga que hacer comentarios referentes a lo observado.
Valor del reactivo 70%
Característica a cumplir (Reactivo)
CUMPLE SI NO
OBSERVACIONES
. Los alumnos seleccionan el instrumento de medición adecuado y saben que sensor van a utilizar y como lo van a medir. Los alumnos observan los cuidados necesarios para minimizar los errores en la medición con los instrumentos y caracterizan de forma apropiada los sensores.
10% Los alumnos aprovechan las diferencias en el grupo para lograr construir el conocimiento práctico común. 10% Los alumnos muestran disciplina y siguen prácticas de seguridad e higiene en el transcurso de la práctica 10% En el inicio y término de la práctica. 100%
CALIFICACI N:
23
(2 puntos)
(5 puntos)
(3 puntos)
Plantea de forma apropiada las ecuaciones y/o fórmulas para resolver el 100 % de los problemas.
Escribe de manera correcta las fórmulas de los problemas en el 90% de los casos.
Plantea de manera correcta cerca de un 80% de los problemas.
Presenta una cierta dificultad en el planteamiento de los problemas.
Tiene dificultad para saber lo que pide resolver en los problemas.
Presenta de forma ordenada los datos de los problemas y aplica el procedimiento adecuado para la solución de los problemas.
Muestra de forma ordenada los datos, presenta errores en el 90 % de los casos.
Presenta el procedimiento en forma apropiada en al menos el 80% de los casos.
Aplicó el procedimiento en forma exitosa en al menos el 70% de los casos.
No sabe aplicar los procedimientos apropiados.
Obtuvo el resultado correcto en la totalidad de los problemas.
Obtuvo el resultado correcto en el 90 % de los problemas.
Tuvo una cierta cantidad de errores en los resultados de los problemas.
Obtuvo el 70% de los resultados en la forma correcta.
No llegó a los resultados en más de un 60% de los problemas.
24
INSTRUCCIONES
Revisar los documentos o actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia a evaluar se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” ocúpela cuando tenga que hacer comentarios referentes a lo observado.
Valor del reactivo 70%
Característica a cumplir (Reactivo)
CUMPLE SI NO
OBSERVACIONES
. Los alumnos seleccionan el instrumento de medición adecuado y saben que sensor van a utilizar y como lo van a medir. Los alumnos observan los cuidados necesarios para minimizar los errores en la medición con los instrumentos y caracterizan de forma apropiada los sensores.
10% Los alumnos aprovechan las diferencias en el grupo para lograr construir el conocimiento práctico común. 10% Los alumnos muestran disciplina y siguen prácticas de seguridad e higiene en el transcurso de la práctica 10% En el inicio y término de la práctica. 100%
CALIFICACI N:
25
(2 puntos)
(5 puntos)
(3 puntos)
Plantea de forma apropiada las ecuaciones y/o fórmulas para resolver el 100 % de los problemas. Presenta de forma ordenada los datos de los problemas y aplica el procedimiento adecuado para la solución de los problemas.
Escribe de manera correcta las fórmulas de los problemas en el 90% de los casos.
Plantea de manera correcta cerca de un 80% de los problemas.
Presenta una cierta dificultad en el planteamiento de los problemas.
Tiene dificultad para saber lo que pide resolver en los problemas.
Muestra de forma ordenada los datos, presenta errores en el 90 % de los casos.
Presenta el procedimiento en forma apropiada en al menos el 80% de los casos.
Aplicó el procedimiento en forma exitosa en al menos el 70% de los casos.
No sabe aplicar los procedimientos apropiados.
Obtuvo el resultado correcto en la totalidad de los problemas.
Obtuvo el resultado correcto en el 90 % de los problemas.
Tuvo una cierta cantidad de errores en los resultados de los problemas.
Obtuvo el 70% de los resultados en la forma correcta.
No llegó a los resultados en más de un 60% de los problemas.
26
INSTRUCCIONES
Revisar los documentos o actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia a evaluar se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” ocúpela cuando tenga que hacer comentarios referentes a lo observado.
Valor del reactivo 70%
Característica a cumplir (Reactivo)
CUMPLE SI NO
OBSERVACIONES
. Los alumnos seleccionan el instrumento de medición adecuado y saben que sensor van a utilizar y como lo van a medir. Los alumnos observan los cuidados necesarios para minimizar los errores en la medición con los instrumentos y caracterizan de forma apropiada los sensores.
10% Los alumnos aprovechan las diferencias en el grupo para lograr construir el conocimiento práctico común. 10% Los alumnos muestran disciplina y siguen prácticas de seguridad e higiene en el transcurso de la práctica 10% En el inicio y término de la práctica. 100%
CALIFICACI N:
27
. Son circuitos electrónicos que ofrecen: amplificación, filtrado, adaptación de impedancias y modulación o demodulación. . Transductor de salida. Llamado frecuentemente accionamiento. . Es cualquier dispositivo de medida basado en un material biológico que obtiene respuesta específica a una sustancia determinada. . Es toda pieza formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación térmica unidos firmemente y sometidos a la misma temperatura. . Elemento que posee dos tipos de zonas o sectores, con una propiedad que las diferencia, dispuestas en forma alternativa y equidistante. . Están basados en sectores opacos y transparentes, en sectores reflectores y no reflectores, o en franjas de interferencia. Materiales que debido a la movilidad de electrones es pequeña debido a las vibraciones aleatorias de los núcleos atómicos de la red. Están formados por enlaces covalentes y por ello se emplean como aislantes eléctricos. . Nombre de una magnitud mediante la que se representa o transmite información. Existen dominios de datos analógicos, digitales, tiempo físicos y químicos. La energía se define como la capacidad de un sistema de poner en movimiento una máquina o, más rigurosamente, de realizar un trabajo. Su magnitud es igual al del trabajo requerido para llevar al sistema al estado correspondiente, desde uno de referencia, generalmente de un nivel de energía nulo. Son los que permanecen una vez eliminadas las causas de errores sistemáticos. Se manifiestan cuando se mide repetidamente la misma magnitud, con el mismo instrumento y el mismo método. Es la amplitud del margen de mediad o el valor superior de dicho alcance. Se dice que un error es sistemático cuando en el curso de varias medidas de una magnitud de un determinado valor, hechas en las mismas condiciones, o bien permanece constante el valor absoluto y signo, o bien varía de acuerdo con una ley definida cuando cambian las condiciones de medida.
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. Estabilidad, en física e ingeniería, propiedad de un cuerpo que tiende a volver a su posición o movimiento originales cuando el objeto se aparta de la situación de equilibrio o movimiento uniforme, como resultado de la acción de unas fuerzas o momentos recuperadores. . Es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar indicaciones que se aproximen al verdadero valor de la magnitud medida. Es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar el mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas mismas condiciones determinadas. . Se basan en la variación de resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir en él radiación óptica. Se basan en el principio del efecto fotoeléctrico interno en una unión p-n que producen un cambio en el potencial de contacto de la unión o en la corriente de cortocircuito, de dependen de la intensidad de la radiación incidente. Es posible aplicarles una tensión de polarización inversa. . Dispositivos que se basan en la variación de la resistencia de un conductor o un semiconductor cuando es somerito a un esfuerzo mecánico. . Instrumento que al aumentar el contenido de humedad mide la variación de capacidad. La histéresis se refiere a la diferencia en la salida para una misma entrada, según la dirección que se alcance. Puede suceder, análogamente a la magnetización de los materiales ferromagnéticos, que la salida correspondiente a una entrada dependa de si la entrada previa fue mayor o menor que la entrada actual. . Es la cantidad de vapor de agua presente en un gas o de agua absorbida o adsorbida en un líquido o un sólido. Dispositivo en el que la sensibilidad al campo magnético es mayor cuanto más distancia sean las características de recombinación de las dos zonas de alta y baja recombinación. . En ingeniería se denomina módulo de elasticidad o módulo de Young a la razón entre el incremento de esfuerzo aplicado a un material y el cambio correspondiente a la deformación unitaria que experimenta, en la dirección de aplicación del esfuerzo. . Dispositivo electrónico basado en modificaciones de la puerta convencional, compatible con las tecnologías de fabricación ordinarias.
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La Cantidad de Movimiento, momento o ímpetu es una magnitud vectorial que se define como el producto entre la masa y la velocidad en un instante determinado. Se define como la cantidad de materia, en peso, contenida en la unidad de volumen. En el sistema métrico decimal, se mide en kilogramos fuerza por metro cúbico (kgf/m³). En el sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³). En física y disciplinas afines el término presión se define como la fuerza por unidad de superficie. En el Sistema Internacional de Unidades se mide en newton por metro cuadrado, unidad derivada que se denomina pascal. Es un resistor de contacto móvil deslizante o giratorio. Es el valor que se obtendría si la magnitud se midiera con un método ejemplar. Es la pendiente de la curva de calibración que puede ser o no constante a lo largo de la escala medida. . La temperatura es una magnitud física descriptiva de un sistema que caracteriza la transferencia de energía térmica, o calor, entre ese sistema y otros. Desde un punto de vista microscópico, es una medida de la energía cinética asociada al movimiento aleatorio de las partículas que componen el sistema. Para medir la temperatura se utiliza el termómetro. En física se denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Son resistores variables con la temperatura, pero no están basados en conductores, sino en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura se denomina NTC (Negative Temperatura Coefficient), mientras que si coeficiente de temperatura es positivo se denomina PTC (Positive Temperatura Coefficient). Es un dispositivo que convierte un tipo de energía en toro. Esto significa que la señal de entrada es siempre una energía o potencia, pero al medir, una de las componentes de la señal suele ser tan pequeña que puede despreciarse, y se interpreta que se mide sólo la otra componente. ) Se basa en la variación de la inductancia mutua entre el primario y e cada uno de los secundarios que al desplazarse a lo largo de su interior un núcleo de material ferromagnético, arrastrado por un vástago no ferromagnético, unido a la pieza cuyo movimiento se desea medir.
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Una válvula es un dispositivo que regula el paso de líquidos o gases en uno o varios tubos o conductos.
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