Transductores de Posición y Velocidad

Control de Maquinas Eléctricas

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Transductores de Posición y Velocidad INTRODUCCIÓN: Los transductores son dispositivos que asoren ener!"a de un sist siste# e#a a $ #edi #edian ante te una una seri serie e de #eca #ecani nis# s#os os%% #éto #étodo dos s $ decisiones se trans&or#a% cediéndola a otro siste#a en &or#a de di&erente ener!"a' (or lo tant tanto o pode pode#o #os s deci decirr que que se enca encarr!ar) !ar) de reali eali*a *arr la conversi+n de una #a!nitud &"sica cualquiera era en otra% nor#al#ente en &or#a de ener!"a eléctrica% aunque anta,o se utili*aan se,ales -idr)ulicas' (ode#os lla#arlos ta#ién sensores o detectores% $a que no altera alteran n la propi propieda edad d sensad sensada% a% es decir decir%% apena apenas s in.u$ in.u$e e en el sist siste# e#a a a #edi #edir% r% tan tan solo solo nos nos inte interresa esa capt captar ar los los valo valorres producidos de una deter#inada #a!nitud &"sica (or tant tanto% o% la nece necesi sida dad d de tene tenerr que que #edi #edirr $ anal anali* i*ar ar las las viraciones que se producen en #uc-as clases de estructuras en situaciones particulares -a &o#entado el desarrollo desarrollo de ciertos tipos de transductores% capaces de reali*ar estas trans&or trans&or#aci #aciones ones de ener!"a% ener!"a% $a que los podre#os podre#os encontra encontrarr actual#ente en nu#erosos aparatos que usare#os en la vida cotidian cotidiana/ a/ telé&ono telé&onos% s% #icr+&on #icr+&onos% os% paneles paneles solares solares%% estacion estaciones es e+licas0

TIPOS DE TRANSDUCTORES: Se! Se!n n la #a!n #a!nit itud ud &"si &"sica ca a #edi #edir% r% podr podre# e#os os reali eali*a *arr una una clasi2caci+n de los transductores #)s utili*ados actual#ente' Atendiendo a esto% tendre#os los si!uientes tipos de transductores/

De Desplaa!iento De Presión De Te!peratura e!peratu ra De Posición De Velocidad

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En este traa4o nos centrare#os en co#entar #)s pro&unda#ente pro&unda#ente los transductores que se encar!an de traducir la velocidad $ posici+n a di&erentes niveles de tensi+n'

TRANSDUCTORES DE VE"OCIDAD: Se va a enca encarr!ar% !ar% tal tal $ co#o co#o se indi indica ca de tran trans& s&or or#a #arr la velocidad de un cuerpo en revoluci+n en una #a!nitud eléctrica% deter deter#i #inan nando do para para ello ello una serie serie de par)#e par)#etr tros os a tener tener en cuenta% los cuales co#entare#os co#entare#os a continuaci+n/

En ocasiones% la se,al de salida de un transductor es una se,al que no se puede utili*ar directa#ente5 por esta ra*+n% a la salida de cada transductor sie#pre e6iste una etapa de acondiciona#iento de la se,al del transductor para su uso% es decir se dee de acondicionar la salida del transductor para que sea co#patile con nuestro siste#a/

#$% &'TODOS SENSORES: En &unci+n al tipo de velocidad a #edir% podre#os -acer una clasi2caci+n de transductores transductores de velocidad lineal $ an!ular% para los los que desta destacar care# e#os os al!un al!unos os #étod #étodos os para para deter deter#in #inar ar los los valores de estos dos tipos de velocidad/

A( Detectores de Velocidad Velocidad "ineal: El #odo #)s si#ple de calcular la velocidad de un cuerpo r"!ido es el de #edir el despla*a#iento de uno de sus puntos

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en un cierto tie#po% o el calcular el tie#po necesario para que uno de sus puntos recorra un deter#inado espacio' Entonces% si #edi#os este par)#etro in situ% co#n#ente la detectare#os #ediante #ecanis#os electro#a!néticos en los que un ca#io en el .u4o #a!nético induce una &uer*a electro#otri* 8fem9 en un conductor 8un devanado9% atendiendo a la Le$ de :arada$/ La fem inducida es i!ual al producto del n#ero de vueltas en el devanado $ el ca#io de .u4o #a!nético en la unidad de tie#po/

El ca#io de .u4o viene dado por el #ovi#iento relativo entre el devanado $ un i#)n per#anente' El devanado puede ser un/ Ele!ento )*o5 con el i#)n #oviéndose a6ial#ente alrededor de él Ele!ento !ó+il5 con el i#)n situado de &or#a estacionaria La velocidad lineal puede #edirse deter#inando la velocidad de rotaci+n $ deter#inando lue!o la velocidad lineal translacional% asada en el conoci#iento del radio del dispositivo sensor' (odre#os calcularla de la si!uiente #anera/ c =n · r Donde c ; velocidad lineal n ; velocidad de rotaci+n% e6presado en revoluciones por se!undo 8r% que est)n unidos al cuerpo en #ovi#iento% o pueden presionar sore un #edio continuo% co#o cale% papel% te6til o .e4es de acero $ dar as" una salida indicativa de la velocidad a la que se #ueve el #aterial'

Aceleró!etros: ?o$ en d"a son #u$ co#unes utili*ar transductores de aceleraci+n% deno#inados aceler+#etros% $a que la aceleraci+n es la variaci+n de la velocidad en el tie#po% la velocidad puede ser deter#inada inte!rando la salida de un aceler+#etro' En #uc-as aplicaciones con aceler+#etros% se

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a,aden circuitos inte!radores al circuito acondicionador de la se,al para poder !enerar tanto la aceleraci+n co#o la velocidad del cuerpo en #ovi#iento'

Sensores de +elocidad re!otos: Se pueden dise,ar ele#entos sensores de velocidad re#otos asados en el e&ecto Doppler% e&ecto producido co#o el ca#io de &recuencia aparente en un tren de onda deido al #ovi#iento relativo entre la &uente del tren de onda $ el oservador'

E,ecto Doppler: Este e&ecto es la e6plicaci+n en el ca#io de &recuencia del sonido e#itido por un ve-"culo que se #ueve pri#ero acerc)ndose al oservador $ lue!o ale4)ndose% deno#inados corri#ientos Doppler% que son despla*a#ientos en las l"neas espectrales de la lu* e#itida 8corri#ientos del ro4o% corri#iento del a*ul9 es de donde la lu* se oserva' El corri#iento de la &recuencia en la se,al de radio trans#itida 8o transpuesta co-erente#ente con ondas de radio e#itidas en tierra9 por ve-"culos se utili*a para deter#inar la velocidad del ve-"culo 8$ su posici+n% por inte!raci+n9' En la #a$or"a de los sensores de velocidad por e&ecto Doppler% la #edici+n de la velocidad del o4eto se deter#ina a partir del corri#iento en &recuencia de las se,ales directa trans#itida $ re.e4ada por dic-o cuerpo% situ)ndose el oservador 4unto a los instru#entos de recepci+n $ trans#isi+n' En el #étodo de onda re.e4ada% la &recuencia de la onda devuelta por el o4eto que via4a a velocidad v es i!ual 8f ± fd9 donde f es la &recuencia de la onda trans#itida 8$ la de la re.e4ada si el o4eto estuviera in#+vil9 $ fd es el corri#iento en &recuencia deido al e&ecto Doppler% con una polaridad dada por la direcci+n del #ovi#iento del o4eto% v la velocidad relativa del e#isor &rente al recepto $ la lon!itud de onda l por tanto/ fd = 2v’/ λ Cuando la onda re.e4ada se co#para con la onda trans#itida puede calcularse la velocidad del o4eto' Cuando la onda re.e4ada se superpone con la onda trans#itida% el e&ecto de corri#iento Doppler puede ser re!istrado directa#ente' Se pueden usar lon!itudes de onda en varias )reas del espectro electro#a!nético' Co#o e4e#plo tene#os

@



radio&recuencias usadas en onda continua 8C9 o pulsante 8radares Doppler pulsantes co#o los usados en control de velocidad de ve-"culos9 $ +ptica con &recuencias usadas en C o l)seres pulsantes 8veloc"#etros por l)seres Doppler9'

-( Detectores de +elocidad Vertical: Usados en ve-"culos aéreos% $ se desarrollan di&erenciando la salida de un transductor de presi+naltitud 8o radar alt"#etro9 dado que la velocidad vertical es el ca#io de altitud en la unidad de tie#po'

C( Detectores de +elocidad an.ular Son lla#ados d"na#os taco#étricos son usados en #uc-as aplicaciones' Se pueden di&erenciar #ediante #étodos por contactos o sin contactos% en a#os casos se utili*an para deter#inar la velocidad de rotaci+n de un e4e o de cualquier otro siste#a rotatorio'

Tacó!etro: Se trata de un transductor de reali#entaci+n electro#a!nética que entre!a una se,al an)lo!a de volta4e proporcional a la velocidad de rotaci+n' A 2n de que las se,ales eléctricas anal+!icas otenidas en las salidas de los transductores puedan ser utili*adas correcta#ente% es necesario e#plear ta#ién% tal $ co#o co#enté antes% siste#as de inter&aces eléctricas% los cu)les se deno#inan acondicionadores de se,al

/$% DISE0O 1 OPERATIVA: 2 Transductores de +elocidad lineal electro!a.n3ticos: En su &or#a #)s si#ple% este tipo de transductores consiste en un devanado #ontado en una carcasa de acero pulido $ un ncleo coa6ial cil"ndrico con i#)n per#anente unido a un e4e con un tope en!ar*ado% tal $ co#o se indica en la 2!ura' El ncleo se #ueve dentro del devanado% con el #ovi#iento del o4eto al que se -a unido el e6tre#o del e4e% produciendo una salida en el devanado% proporcional a la velocidad/

B



Figura 1: Transductor de velocidad lineal por acoplo de eje con devanado único. Otro dise,o de transductor de velocidad lineal es el indicado en la si!uiente 2!ura% que di2ere en que contiene dos devanados' Los arrolla#ientos est)n conectados en contra&ase en una disposici+n serie opuesta' Las tensiones se su#an de #anera que la tensi+n total inducida es proporcional a la velocidad del ncleo/

Figura 2: Transductor de velocidad lineal electromagnético de devanado dual (Cortesía de c!aevit" #ngineering.$

Otros dise,os di&erentes son/

El de de+anado )*o % un i#)n per#anente se soporta entre dos #uelles' En los e6tre#os del i#)n cil"ndrico unos aros de aleaci+n oropaladio #ini#i*an la &ricci+n% #oviéndose dentro





de unos casquillos de acero cro#oplateado pulido' Unos retenes en!ar*ados sellan los e6tre#os del #onta4e' El transductor co#pleto se #onta sore el o4eto cu$a velocidad oscilante quiere #edirse' Cuando la &recuencia de este #ovi#iento e6cede de la &recuencia natural del siste#a suspendido 8del orden de 1B ?*9 el i#)n per#anece invariante en una posici+n deter#inada' El devanado 24ado dentro de la carcasa del transductor% se #ueve relativa#ente al i#)n% a-ora estacionario% con el #ovi#iento del o4eto a #edir' El consi!uiente ca#io de .u4o resultante provoca una tensi+n de salida en el devanado' La salida es proporcional a la velocidad 8véase la 2!ura 79

El de de+anado !ó+il% que pivota sore unos co4inetes dentro del con4unto del transductor' El devanado se #ueve dentro de un ca#po #a!nético estalecido por los polos de un i#)n per#anente 24o% $ el ca#io de .u4o resultante provoca una salida proporcional a la velocidad/

Figura %: Transductor de velocidad lineal electromagnético (Cortesía de C#C &ivision 'ell and )o*ell Co.$ Co#o los =rodillos de #edida> usan rodillos o discos% cu$o radio es conocido% unido a tac+#etros de diversos dise,os' El dise,o de tac+#etros se descrie a continuaci+n' G Transductores de sensores re!otos de +elocidad lineal: Ser)n los de e&ecto Doppler% radares Doppler $ lasers Dopplers% los cuales no los descriiré por su co#ple4idad adicional% aunque los no#raré en varias situaciones' G 4eneradores taco!3tricos electro!a.n3ticos: Se pueden usar tres tipos de !eneradores eléctricos co#o tac+#etros% Los cuales !enerar)n una tensi+n de salida% $ en el caso de los

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tac+#etros de corriente alterna de i#)n per#anente% una &recuencia de salida proporcional a la velocidad an!ular'

5 4eneradores taco!3tricos de corriente continua/ Usan tanto un i#)n per#anente co#o un devanado e6citado separada#ente co#o estatores $ arrolla#iento convencional con un colector con#utador en el rotor' Las escoillas asociadas al con#utador requieren un #anteni#iento peri+dico' Una venta4a de estos dispositivos es que la polaridad de salida es indicativo de la direcci+n de rotaci+n del e4e' La salida de un polo positivo de i#)n per#anente es t"pica#ente de 7 a F V% #ientras que los de enrolla#iento en el estator es de 1 a 3 V% para 1 rev<#in'

5 4eneradores taco!3tricos de corriente alterna de inducción: Operan co#o transductores de acoplo variale con el coe2ciente de acoplo proporcional a la velocidad de rotaci+n' Cuando el arrolla#iento pri#ario 8entrada9 del estator se e6cita con tensi+n% aparece una tensi+n c'a' en los ter#inales de salida de arrolla#iento secundario la &recuencia de e6citaci+n' Los rotores son usual#ente de 4aula de ardilla o en &or#a de copa $ &aricados con #aterial de alta conductancia% co#o core% asociaci+n de core o alu#inio 8tac+#etros de copa9' La rotaci+n del e4e produce un despla*a#iento en la distriuci+n de .u4o que ca#ia el acoplo entre pri#ario $ secundario% de #anera que la a#plitud de la tensi+n de salida es proporcional a la velocidad an!ular' o Jac+#etros de i#)n per#anente en corriente alterna/ Usan el ca#io de .u4o entre un i#)n per#anente rotor $ un arrolla#iento estator para producir una salida c'a' que var"a la velocidad de rotaci+n tanto en a#plitud co#o en &recuencia' Este tipo de dispositivos es ta#ién deno#inado #a!neto c'a' (ueden usarse circuitos acondicionadores de se,a para convertir la salida en una &recuencia no dependiente de la a#plitud o una se,al c'c' variale en a#plitud no dependiente de la &recuencia'

6 Tacó!etros electro!a.n3ticos de rotor dentado: Los tac+#etros que utili*an rotor &erro#a!nético con con2!uraci+n de en!rana4e o con salientes dentados $ espaciados% en con4unci+n con un devanado de transducci+n electro#a!nética 8sensor de pro6i#idad9 son usados #u$ &recuente#ente' El con4unto devanadotransductor puede ser del tipo de e&ecto ?all% o puede ser inductivo o del tipo de dientes en re#olino% en cu$o caso el #aterial del rotor no necesita ser &erro#a!nético%

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aunque s" #et)lico 8ade#)s% la a#plitud de salida no est) tan si!ni2cativa#ente a&ectada por la velocidad de rotaci+n9' Sin e#ar!o% la #a$or"a de los con4untos devanadotransductor son del tipo electro#a!nético% co#o se #uestra en la 2!ura si!uiente' El devanado que se &arica de -ilo del!ado se enrolla alrededor en una &or#a aislante $ est) acoplado al polo del i#)n per#anente' El rotor% o al #enos el diente rotor% est) &aricado con #aterial &erro#a!nético% co#o acero #a!nético' Los polos &or#an un ca#ino al .u4o #a!nético del i#)n% creando un ca#po #a!nético en&rente del sensor'

Figura +: Conjunto transductor electromagnético Cuando un diente &erro#a!nético atraviesa este ca#po% el ca#io de .u4o resultante induce una &e# en el devanado' Cuando el o4eto rotante cu$a velocidad an!ular se desea #edir est) equipado con un nico diente% se crea un pulso de salida por cada revoluci+n 8ver 2!ura a9' Con incre#entos de la velocidad an!ular% el n#ero de pulsos por unidad de tie#po crece proporcional#ente' La &recuencia de pulsos puede ser visuali*ada 8directa#ente sore un contador de sucesos9' El au#ento de la &recuencia de ca#io del .u4o #a!nético provoca ta#ién un au#ento en la a#plitud de los pulsos% de #anera que la a#plitud de dic-a salida es ta#ién indicativo de la velocidad an!ular% por lo #enos dentro de un ran!o de velocidades $ una deter#inada linealidad' 8Ver 2!ura 9/

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Figura ,: -rincipio operativo de tacmetro electromagnético con salida por frecuencia (a$ diente único/ (0$ diente continuo

Un n#ero elevado de dientes en el rotor produce #)s pulsos por unidad de tie#po 8#)s pulsos por revoluci+n9 co#o se ilustra en la si!uiente 2!ura' Los dientes continuos ta#ién son usados con &recuencia' Otros rotores inclu$en la &or#a de cru* de #alta' Con una e6tensi+n #enor% si ien no presenta las e6i!encias de orientaci+n del tipo en cincel% orientaci+n que -ace el a4uste de -uel!o #)s di&"cil' En la 2!ura si!uiente se #uestran al!unas con2!uraciones t"picas $ las &or#as de onda producidas por ella' (uede oservarse que los dientes de en!rana4e pueden ser #ecani*ados 8en!rana4es de diente 2no9 para que la se,al de salida se acerque a una senoide' Esto es deseale cuando se precisa una se,al de &recuencia pura en el siste#a'

Figura : Formas de onda producidas por varias conguraciones de rotor: (a$ engranaje de dientes 0astos/ (0$ engranaje de dientes nos/ (c$ cru" de 3alta/ (d$ leva especial. (Cortesía de #lectro Co.$ El devanado electro#a!nético dee estar instalado de #anera que no e6ista nin!una arrera #a!nética entre el polo $ el rotor' Lo #e4or es instalarlo de #anera que no e6ista nin!n tipo de arrera entre a#os' Si el con4unto rotor dee ser aislado del #edio a#iente% el #onta4e del devanado $ los accesorios de #onta4e pueden !aranti*ar dic-o aisla#iento' Si an se requiriera una arrera% el ca#ino #a!nético del polo podr"a ser e6tendido #ontando una patilla que atravesara la arrera 8no #a!nética9 $ presionando el polo contra la cara lateral de dic-a patilla' El sensor dee estar posicionando de #anera que la

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pie*a del polo #a!nético esté lo #)s cerca posile del diente del rotor% sin causar contacto &"sico% inclu$endo los e&ectos deidos a la e6pansi+n tér#ica $ a la ru!osidad de la super2cie del diente' La a#plitud del pulso de salida cae &uerte#ente con los au#entos de distancia 8co#o se #uestra en la si!uiente 2!ura 9% pues que la salida es inversa#ente proporcional al cuadrado de dic-a distancia'

Figura 4: 5ariacin de la amplitud de salida con la separacin entre la pie"a polar 6 el diente del rotor. La con2!uraci+n est)ndar de la pie*a polar es cil"ndrica' Sin e#ar!o% dependiendo de la aplicaci+n $ de la con2!uraci+n de dientes pueden usarse otras &or#as' :or#as t"picas son las con2!uraciones c+nicas $ de cincel 8véase la 2!ura F9'

"a punta del cincel7 per#ite conse!uir una elevada salida $ una #e4or resoluci+n en con4unci+n con unos en!rana4es de dientes 2nos' La punta c+nica% es si#ilar% aunque con una e6tensi+n #enor% $ no presenta las e6i!encias de orientaci+n del tipo en cincel% orientaci+n que -ace el a4uste de -uel!o #)s di&"cil' "a punta cil8ndrica7 presenta una #a$or super2cie de apro6i#aci+n $ proporciona una salida #)s estale'

Figura 4: Conguraciones de pie"a polar: (a$ pie"a polar cilíndrica/ (0$ pie"a polar cnica/ (c$ pie"a polar en cincel (cortesía de #lectro Co$.

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CONVERSIÓN EN SE0A"ES DI4ITA"ES Al!unos sensores de velocidad an!ular utili*an dos devanados sensores para otener se,ales procedentes de puntos di&erentes 8cuando los dos devanados se #ontan en K9 para otener una di&erencia de &ase que puede ser convertida en indicaci+n de la direcci+n de rotaci+n por #edio de un circuito di!ital' Deter#inados con4untos de devanado se dise,an con circuitos acondicionadores de se,al inte!rados que convierten los pulsos de salida del devanado% de diversas &or#as% en pulsos de &or#a cuadrada apropiados a las entradas de los siste#as di!itales' Los con4untos de devanado est)n equipados con tres cone6iones de inter&ace% un Jer#inal de e6citaci+n 8nor#al#ente entre B $ 1B V9% un Jer#inal co#n para la e6citaci+n $ un Jer#inal de salida que proporcional los pulsos de onda cuadrada 8de  a '3 indicando un => $ de 7 a 1@ V indicando un =1>9'

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Figura 7: Tacmetro electromagnético con conversin frecuencia8tensin: (a$ sistema de medida en engranaje dentado/ (0$ diagrama de 0lo9ues típico ilustrando la conversin frecuencia8tensin/ (c$ diagrama de formas de ondas típicas.

Cuando el siste#a de datos necesita de una se,al c'c' 8por e4e#plo un visuali*ador anal+!ico o un instru#ento cc9 su puede insertar un convertidor &recuencia c'c' entre el devanado sensor $ el siste#a de datos' Co#o se #uestra en la 2!ura K% un convertidor de ese estilo trans&or#a los pulsos de salida del devanado en pulsos de ener!"a constante' Este tren de pulsos se inte!ra electr+nica#ente para proporcionar una tensi+n c'c' proporcional a la velocidad an!ular' La se,al resultante puede aplicarse a un co#parador para deter#inar si la velocidad an!ular est) o no dentro de un ran!o' •

Tacó!etros Electroópticos /

En al!unos dise,os se #ide la velocidad an!ular #ediante dispositivos &otoeléctricos% usando los #étodos de trans#itancia o re.e6i+n' La &or#a de los se!#entos de los tac+#etros es idéntica a la de los codi2cadores an!ulares incre#entales con c+di!o continuo 879' E6isten dise,os tanto con e4e s+lido co#o e4e -uevo% dependiendo de la !eo#etr"a de los c+di!os% la salida puede ser de &or#a cuadrada o senoidal' Cuando se precisa indicar ade#)s la direcci+n de !iro se pueden acoplar dos cae*as en cuadratura'

&3todo de Re9eión:

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Se usan en siste#as de sensores de velocidad an!ular% donde la cae*a sensora% que puede ser 24a o .otante% contiene una &uente de lu* que per#ite un -a* coli#ado -acia un )rea re.ectante del o4eto $ un sensor de lu* detecta un pulso de lu* cuando el -a* es re.e4ado' Al!unos ele#entos de rotaci+n son e#inente#ente re.e6ivos% dispuestos si#étrica#ente 8los radios de una rueda9' Muc-os o4etos rotantes requieren que se los acople cintas re.e6ivas 8una o varias si se quiere un e&ecto #ultiplicativo9 La salida del sensor de lu* es% as" un conta4e de revoluciones del o4eto% que pueden ser &)cil#ente convertidos en r
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Figura : istema tacmetro fotoeléctrico port;til

&3todo con uso de estro;oscopios: Es otro #étodo #u$ usado en #edida de velocidad an!ular% que inclu$e al oservador en el ucle de #edida' Los estrooscopios utili*an l)#paras de !as de c)todo &r"o co#o los de lu* .as- de alta intensidad' Se ilu#ina con la l)#para al o4eto rotante $ se a4usta #anual#ente la &recuencia de .as- por #inuto% -asta que la posici+n del ele#ento rotante per#anece estacionaria' Esto ocurre cuanto se e#ite un .as- por cada ciclo de #ovi#iento% es decir en una revoluci+n co#pleta 8el estrooscopio puede utili*arse para detectar #ovi#ientos no rotacionales9' El n#ero de .as- por #inuto se puede leer directa#ente en el visuali*ador o una indicaci+n calirada de que disponen'

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Figura 1<: Tacmetro estro0oscpico: (a$ estro0oscopio (con lectura digital$/ (0$ método de retenin del movimiento para la medida de la velocidad angular

Otros dispositi+os sensores de +elocidad an.ular: E6iste otros tipos% aunque no se suelen utili*a &recuente#ente/

% Tacó!etros capaciti+os: Usan un rotor con ar#adura unido al e4e sensor' Se #oldean una% dos o cuatro ar#aduras en el estator se!n la con2!uraci+n del rotor' La capacidad var"a peri+dica#ente con la rotaci+n del e4e' Si los electrodos se conectan a un puente de c'a' la salida del puente detecta estor ca#ios'

% Tacó!etros etensio!3tricos: E#plean una vi!a en voladi*o a la que se le -an aplicado unas !al!as e6tensio#étricos% un disco e6céntrico est) unido al e4e de rotaci+n' La vi!a se encuentra en contacto con el disco de #anera que se provoca una de.e6i+n en cada revoluci+n del o4eto' Mediante un dise,o adecuado del disco se pueden otener a la salida del puente se,ales senoidales'

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% Tacó!etros del tipo interruptor: Utili*an la apertura $ cierre de contactos' (ueden usarse relés #a!nético reed% actuando por un i#)n solidario al e4e' En al!n dise,o se tienen pares de contactos rotativos entre los que se conecta un condensador de #anera que se car!a alternativa#ente con tensiones de polaridad opuesta% los contactos estacionarios se conectan a una &uente c'c' en serie con un condensador% a través del que se producen pulsos de corriente' Los interruptores ta#ién pueden usurarse de #anera que provoquen pulsos de tensi+n a la salida'

TIPOS DE TRANSDUCTORES DESP"A
DE

POSICIÓN

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1. =esistivos. 2. >nductivos. %. Capacitivos.

Ade#)s de la clasi2caci+n anterior% que se -a -ec-o atendiendo a las caracter8sticas el3ctricas de los transductores% éstos pueden clasi2carse se!n sean con o sin contacto 8co#o se -a #encionado #)s arria9 o se!n #idan posici+n an.ular o lineal'

TRANSDUCTORES RESISTIVOS #n estos transductores las variaciones de la posicin 9ue se 9uiere medir se convierten en variaciones de resistencia eléctrica? generalmente a través de un contacto mvil 9ue se despla"a a lo largo de un material resistivo? 6a sea bobinado o de película.

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TRANSDUCTORES INDUCTIVOS CON CONTACTO #n estos transductores las variaciones de la posicin 9ue se 9uiere medir se convierte en una variacin de inductancia? generalmente a través de variaciones en el circuito magnético de la 0o0ina. #stos transductores se utili"an en @pus!8pullA para conseguir una linealidad suciente.

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TRANSDUCTOR INDUCTIVO SIN CONTACTO #stos transductores se 0asan en el mismo principio 9ue los inductivos vistos anteriormente? esto es? en una variacin de las características del circuito magnético causada por el movimiento del o0jeto cu6a posicin se 9uiere medir. Ba diferencia radica en 9ue a!ora los cam0ios en el circuito magnético son causados directamente por el o0jeto? no por un núcleo mvil. 0viamente? al ser las características magnéticas del o0jeto desconocidas a priori? estos sensores son mu6 poco precisos? 6 su utili"acin industrial se limita a detectores de proximidad.

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TRANSDUCTORES INDUCTIVOS POR VARIACIÓN DE ACOP"O #stos transductores son mu6 parecidos en cuanto a su construccin a los inductivos en pus!8pull? 6a 9ue constan de un núcleo mvil sometido al despla"amiento 9ue se 9uiere medir? 6 unos devanados alrededor de éste. Ba diferencia radica en 9ue? en este caso? las variaciones de la posicin 9ue se 9uiere medir se traducen en una variacin del coeciente de acoplo (o induccin mutua$ entre los devanados? de forma 9ue? eDcitando el devanado primario con una tensin alterna de amplitud constante? se o0tiene una tensin cu6a amplitud es funcin de la posicin 9ue se 9uiere medir en el devanado secundario. Ba implementacin !a0itual? con un devanado de eDcitacin 6 dos de salida conectados en contrafase? es el transformador diferencial de variación lineal, o LV! " #Linear Variable i$erential !ransformer%&

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TRANSDUCTORES CAPACITIVOS #n estos transductores las variaciones de la posicin 9ue se 9uiere medir? se convierten en variaciones de la capacidad de un condensador ? generalmente plano o cilíndrico. Tendremos diferentes tipos de transductores capacitivos según sea la super'cie? la permitividad (o constante dieléctrica$ del dieléctrico? o la distacia entre las armaduras del condensador lo 9ue varíe con la posicin a medir.

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=INA"ES DE CARRERA &EC>NICOS on interruptores 9ue sirven para determinar la posicin de un o0jeto o de una pie"a mvil: Cuando el o0jeto o la pie"a alcan"a el eDtremo de sucarrera? actúan so0re una palanca? ém0olo o varilla? produciendo elcam0io de unos pe9ueEos contactos. Bos nales de carrera tienen dos partes diferenciadas: la ca0e"a 6 el cuerpo. Ba ca0e"a es el dispositivo captador 6 el cuerpo es el 0lo9ue 9uecontiene los contactos eléctricos o una v;lvula neum;tica'!idr;ulica.

DETECTORES DE PRO?I&IDAD e denominan así a cual9uier electromec;nico o electrnico 9ue aprovec!a0le ante un o0jeto situado en mismo. #l entorno de reaccindene el

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dispositivo eléctrico? reaccione de forma un entorno denido del campo de sensi0ilidad.



-ara 9ue la reaccin se produ"ca? slo se precisa la proDimidad físicaentre el o0jeto 6 el detector sin 9ue !a6a ningún tipo de contacto mec;nico entre ellos. #n funcin del sistema detector se clasican en:

Detectores inducti+os ,erro!a.n3ticos

sensi;les

a

!ateriales

lo reaccionan ante la presencia de materiales ferromagnéticos. tili"an un campo magnético est;tico (producido por el propio detector$ 9ue se modica por la presencia del material ferromagnético. #st;nm;s prDimos a los nales de carrera pues no precisan alimentacin eléctrica. e utili"an cuando sere9uieren muc!as actuaciones o cuando las condiciones am0ientales como polvo? !umedad? etc?pueden dicultar el funcionamiento de contactos mec;nicos. Tienen el inconveniente de no poderseutili"ar en lugares donde se prevea 9ue pueden aparecer campos magnéticos o la eDistencia demateriales o virutas de tipo ferromagnético. on econmicos 6 sencillos de construir. e puedenclasicar:

De contacto la!inar Constan de dos imanes permanentes 6 un relé laminar normalmente a0ierto entre los imanes gracias al e9uili0rio de campo magnético so0re él. Gl introducir en el campo magnético un o0jeto ferromagnético?el campo se dese9uili0ra 6 el contacto del relé se cierra.

De ;o;ina tili"an la variacin de un campo magnético est;tico (como el caso anterior$ para inducir en una 0o0ina (situada en la posicin 9ue ocupa0a el contacto laminar$ un impulso de tensin. Ho se pueden utili"ardonde eDistan virutas de tipo ferromagnético. on sencillos? f;ciles de aplicar 6 no necesitan al igual 9uelos anteriores de tensin auDiliar.

DETECTORES DE PRO?I&IDAD ÓPTICOS Bos !a6 para distancias grandes 6 pe9ueEas? por eso a veces slo se les denomina detectores pticos. Tam0ién se les suele llamar fotocélulas. tili"an medios pticos 6 electrnicos para detectar o0jetos.

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-ara ello utili"an un lu" roja (visi0le$ o infrarroja (invisi0le$. Como fuente de lu" se utili"an diodos otransistores emisores de lu". Bos detectores de lu" roja se ajustan mejor 9ue los de lu" infrarroja. Ba lu" infrarroja es menossuscepti0le a las interferencias producidas por la lu" am0iental. #stos detectores constan de un emisor 6 un receptor. Ba deteccin se reali"a por reIeDin? al devolverel o0jeto la lu" reci0ida? o por 0arrera. -ueden detectar cual9uier tipo de o0jetos o productos: slidos o lí9uidos. Bos tipos de montaje son: 0arrera? reIeD 6 reIeDin directa e pueden clasicar en: 8 &irectos: el receptor 6 el emisor est;n en elmismo cuerpo (reIeD 6 reIeDin directa$. 8 Con 0ras pticas acopladas: receptor 6 emisorno est;n en el mismo cuerpo (0arrera$. #n am0os casos la lu" es modulada por infrarrojos 6 portanto insensi0le a luces par;sitas. Ba distancia de deteccin en el caso de los de reIeDin puede variar según el calor 6 el grado de 0rillo de producto. -ueden reempla"ar a los capacitivos e inductivos cuando se deseen distancias de deteccin ma6ores. -ara distancias grandes se utili"an las llamadas células fotoeléctricas o fotocélulas? 9ue tam0ién funcionan por infrarrojos 6 permiten detectar todo tipo de o0jetos? productos mviles o personas: pasode ve!ículos? pa9uetes? cajas? 0otellas? pie"as de ma9uinarias? nivel de lí9uidos 6 slidos? paso omovimiento de personas? etc. Bas fotocélulas pueden ser: 8 arrera: la célula est; compuesta por dos mdulos (emisor 6 receptor$ colocadas uno frente a otro para detectar el paso del o0jeto o persona. Ba distancia m;Dima a detectar es de 2<
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entre ella 6 el receptor. Ba distancia m;Dima alcan"ada es de 1< m. 8 -roDimidad: Ba célula lleva el transmisor 6 receptor en el mismo mdulo 6 perci0e el paso de cual9uier o0jeto prDimo a ella.

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Transductores de Posición y Velocidad

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