Proyecto sensor presion

Instrumentación Industrial I

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

EXTENSIÓN - LATACUNGA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL I

ALUMNOS: FABRICIO BORJA

MAURICIO NARANJO DOCENTE:

ING. FABRICIO PEREZ

PERIODO:

OCTUBRE 2015- FEBRERO 2016


UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

PRE INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

CARRERA CÓDIGO DE LA ASIGNATURA

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

Electrónica e Instrumentación

3275 Instrumentación Industrial I

PRÁCTICA N°

LABORATORIO DE: Laboratorio de Electrónica DURACIÓN

(HORAS)

1 TEMA:

Acondicionamiento de un sensor de presión (Sensor De Presión 0-5bar 1/4 5v Transmisor Plc Arduino), para obtener una salida de (1 V a 5 V).

2

1 OBJETIVO

OBJETIVO GENERAL:

Diseño e Implementación de un transmisor de voltaje para un sensor de presión. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Investigar el funcionamiento y principios de los sensores utilizados para medir presión.

Analizar información sobre el sensor a utilizar para conocer niveles de voltaje de su salida analógica.

Diseñar el transmisor de voltaje mediante el uso de amplificadores operacionales

Realizar pruebas del transmisor utilizando el sensor acoplado al transmisor.

Analizar los resultados obtenidos en la implementacion.

2 RESUMEN

3 ABSTRACT

2 INSTRUCCIONES

A. EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS

Sensor De Presión 0-5bar 1/4 5v Transmisor Plc Arduino

Amplificador Operacional LM324 TEXAS INSTRUMENTS


B. TRABAJO PREPARATORIO

MARCO TEÓRICO

I. ¿Qué es un Transductor?

Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo, fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro. Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés. Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad). Cualquier sensor o transductor necesita esta calibrado para ser útil como dispositivos de medida. La calibración es el procedimiento mediante el cual se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida. Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida. Los dos tipos son:

Transductores analógicos

Transductores digitales

II. Características deseables de los transductores

a) Exactitud

La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.

b) Precisión

La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.

c) Rango de funcionamiento

El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango.

d) Velocidad de respuesta

El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.

e) Calibración

El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su

f) Recalibración.

Fiabilidad El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar sujeto a fallos frecuentes durante el funcionamiento.

Tabla 1. Características de los transductores.


III. Selección de los Sensores en la automatización

La selección se basa en la decisión sobre cuál es el sensor más adecuado. Esto depende del material del objeto el cual debe detectarse. Si el objeto es metálico, se requiere un sensor inductivo. Si el objeto es de plástico, papel, o si es líquido (basado en aceite o agua), granu1ado o en polvo, se requiere un sensor capacitivo. Si el objeto puede llevar un imán, es apropiado un sensor magnético. Para elegir un sensor adecuado se deben seguir estos cuatro pasos:

1. FORMA DE LA CARCASA

2. DISTANCIA OPERATIVA.

3. DATOS ELECTRÓNICOS Y CONEXIONES 4. GENERALIDADES

Tabla 2. Pasos para elegir un sensor.

IV. Clasificación de los sensores

Internos: información sobre el propio robot

Posición (potenciómetros, inductosyn, ópticos...)

Velocidad (eléctricos, ópticos...)

Aceleración Externos: información sobre lo que rodea al robot

Proximidad (reflexión lumínica, láser, ultrasonido...)

Tacto (varillas, presión, polímeros...)

Fuerza (corriente en motores, deflexión...)

Visión (cámaras de tubo)

Otras clasificaciones: sencillos / complejos, activos / pasivos Según el tipo de magnitud física a detectar podemos establecer la siguiente clasificación:

Posición lineal o angular.

Desplazamiento o deformación.

Velocidad lineal o angular.

Aceleración.

Fuerza y par.

Presión.

Caudal.

Temperatura.

Presencia o proximidad.

Táctiles.

Intensidad lumínica.

Sistemas de visión artificial. Tabla 3. Clasificación de los sensores.

V. Transductor de Presión

Los sensores de presión o transductores de presión son elementos que transforman la magnitud física de presión o fuerza por unidad de superficie en otra magnitud eléctrica que será la que emplearemos en los equipos de automatización o adquisición estándar. Los rangos de medida son muy amplios, desde unas milésimas de bar hasta los miles de bar. Para cubrir los diferentes rangos de medida, precisión y protección, disponemos de una gran variedad de transductores de presión, fabricados con diferentes tecnologías, que permiten cubrir todas sus necesidades.


VI. Ejemplos de sensores de presión.

A. Sensor de presión de combustible

Sensor Combustible El sensor de presión del combustible se encuentra atornillado en la rampa de inyección de combustible. Tiene la función de medir la presión del combustible en la rampa de inyección. Con esta medida la unidad de control del motor regula la presión del combustible en el sistema de alta presión, en función de una familia de curvas características ver Figura 1 es la representación de un

sensor de combustible ver Figura 1.

Figura 1.Sensor de Presión de combustible.

Funcionamiento

A partir de la rampa de inyección fluye combustible hacia el sensor de presión. A baja presión del combustible sólo se deforma levemente la membrana de acero. De esa forma es alta la resistencia eléctrica que oponen las resistencias extensométricas y la tensión de la señal es baja. Si la presión del combustible es de alta magnitud, la membrana de acero se deforma en una medida intensa. Debido a ello es baja la resistencia eléctrica en las resistencias extensométricas y la tensión de la señal es correspondientemente alta ver Figura 2.

Figura 2. Representación sensor de presión de combustible a diferentes presiones.


B. Transductores de presión miniatura

La gama de Transductores de Presión miniatura y ultraminiatura de Meas. Spec. ha sido diseñada con el fin de conciliar tamaño pequeño y robustez.

De tecnología piezorresistiva y fibra óptica, con membranas de acero inoxidable.

Resistente a líquidos y gases corrosivos.

Disponible en versiones de alta temperatura (hasta 600º C).

Figura 3. Transductor de presión miniatura.

Características:

Perfiles planos, roscados o enrasados.

Rangos: desde 0..0,13 bar hasta 0..2.500 bar.

Linealidad: 0,25 % a 1 %.

Ancho de banda: desde medidas estáticas hasta 1,7 MHz.

Protección: hasta IP68.

Diámetro del cuerpo: desde 1,27 mm, con 1 mm de espesor.

Aplicaciones: Circuito de frenos, equipos médicos, robótica, etc.

C. Transductores de presión industriales

Sensores de Presión Industriales de AEP

Gran variedad de modelos para ajustarse a todas las necesidades.

Medidas de presión tanto absolutas como relativas con opción de vacío.

Cuerpo y membrana de acero inoxidable resistente a corrosión.

Facilidad de montaje mediante tomas 1/4" o 1/2" gas. Posibilidad de montaje en cualquier ángulo.


(a) (b) Figura 4.Transductor de presión industrial, (a) Modelo TP1, (b) Modelo TP12.

Características:

Linealidad: Desde ±0,05 %.

Rangos: hasta 2.000 bar.

Señales de salida: 4..20 mA, 0..10 V, 0..5 V.

Alimentación: 24 Vdc, otros valores disponible.

Protección: hasta IP65, para su utilización en ambientes industriales severos, incluso con certificación ATEX.

Aplicaciones: Industria en general.

D. Manómetros Digitales

Los Manómetros Digitales de AEP son la solución ideal cuando se busca un transductor de presión y un visualizador sin cables, ya que al unir el sensor y el visualizador en un solo bloque alimentado por baterías internas, permiten instalarse en cualquier punto donde se precise medir presión con unas buenas prestaciones.

Figura 5. Manómetro digital AEP DMM.

Características:

Rangos: 0.5 hasta 2.000 bar.

Linealidad: 0.2 % hasta el 0.05 % FS.

Resolución: hasta 65.000 divisiones.

Funciones: Pico, Cero, Tara, Auto-apagado o Filtro digital.

Display tipo LCD (bajo consumo) o LED.

Salida Analógica: 0-10 V, 4-20 mA o Digital RS232

Aplicaciones: Instalaciones hidráulicas en general y laboratorios.


E. Transductores de presión especiales. Altos Rangos y temperaturas

SENSING dispone de diferentes modelos de sensores de presión para altos rangos de presión, muchos de ellos con rangos de hasta 2.000 bar.

También dispone de modelos especiales para la medida de presión con alta temperatura como el TP8, que soporta hasta 150º C o los ATEK para inyección de plástico de hasta 400ºC.

Figura 6. Transductor de presión especiales, altos rangos y temperaturas, modelo Meas. Spec Serie P900.

Características:

Temperatura máxima de trabajo: 150º C con linealidad de 0.35 %.

Rangos: hasta 2.000 bar con linealidad de hasta 0.05 %.

Membrana INOX 17-4 pH

Protección: IP65

Aplicaciones: Control de presión en hornos, calderería, etc

VII. Acondicionadores de Señal Cuando se habla de acondicionadores de señal, electrónicas de acondicionamiento o convertidores de señal, hablamos de lo mismo, un eslabón más de la cadena de medida. Hay sensores que pueden llevar o no electrónica incorporada, dependiendo de ésta electrónica y según el tipo de señal de salida que tenga, así como donde vayamos a conectar su señal, se ha de elegir un tipo u otro de acondicionador de señal. Los acondicionadores de señal o electrónicas de acondicionamiento típicos son una caja que integra la electrónica y tiene sus conectores o bornas de señal de entrada, procedente del sensor, y otros para la señal de salida ya amplificada o tratada. Otro formato, es el de los visualizadores, que en realidad son acondicionadores con pantalla, donde se muestra el valor medido, en vez de sacar la señal amplificada o tratada por un conector, lo envía a la pantalla para que se pueda leer. Hay opciones que copian la señal de pantalla a una salida analógica, por lo que tenemos el valor medido en ambos sitios. En esta sección puede encontrar todos los formatos existentes en el mercado, para medir, acondicionar y visualizar la señal procedente del sensor.


Figura 7. Equipos acondicionadores de señal.

Imagen Categoría Descripción

Registradores de datos - Dataloggers

Equipos para registrar y almacenar datos de forma autónoma, desde pocos segundos hasta horas o días. Admiten diferentes tipos de entradas procedentes de sensores analógicos y digitales.

SENSORES Y TRANSDUCTORES

Sensores y transductores para la medida de parámetros físicos.

EQUIPOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS

Equipos y sistemas de adquisición de datos para ensayos dinámicos y estáticos, completamente configurables y escalables según necesidades.

Tabla 4. Equipos Industriales para acondicionar señales


3 ACTIVIDADES

I. ESCOGER EL SENSOR ADECUADO DE DIFERENTES TIPOS DE SENSORES DE PRESIÓN.

El sensor escogido es un sensor o transductor de presión de combustible. De acuerdo a la Tabla 1 para escoger el sensor según las características del sensor de presión de combustible (Sensor De Presión 0-5bar 1/4 5v Transmisor Plc Arduino), tiene una buena precisión la cual es del ± 1.0 % 𝐹𝑆 y diferentes características que podemos ver en Tabla 5.

A. SENSOR DE PRESIÓN 0-5BAR 1/4 5V TRANSMISOR PLC ARDUINO El sensor encontrado es:


Sensor Presión Tamaño


Presión 0-5bar 1/4 ''

ESPECIFICACIONES

APLICACIONES PRINCIPALES: MEDICIÓN CONTÍNUA DE PRESIÓN EN LIQUIDOS, SOLIDOS, GASE, ACEITES, COMBUSTIBLES Y QUIMICOS NO CORROSIVOS. USO CON SISTEMAS EMBEBIDOS A 5V (ARDIUNO), CONTROLADORES DE PRESIÓN O PLC CONVENCIONALES.

CARACTERÍSTICAS: Voltaje de alimentación: 5V Señal de salida: Voltaje 0.5-4.5V Rango de presión de trabajo: 0-0.5 MPa (0-71,51PSI) Precisión: ± 1.0% FS Temperatura de trabajo: 0 a 85°C Conexión físcia: Rosca G1/4" Conexión electrica: 3 cables (voltaje, tierra, señal) Material: Acero y Plástico Tamaño: 5x2.4cm/ 1.97"x0.94" (LxDia) Longitud del cable: aprox. 18cm/ 7.1" Peso: 56 g

Tabla 5. Características del sensor de presión.


II. ACONDICIONAMIENTO DEL SENSORES DE PRESIÓN.

El sensor de presión de combustible está constituido por resistencias extensiométricas ver Figura 1.

Tabla 6. Partes del sensor de presión de combustible.

Con lo cual debemos usar un puente de Wheatsone para obtener la variación de resistencia en una variación de voltaje.

Tabla 7. Puente de Wheatstone.

4 RESULTADOS OBTENIDOS

5 CONCLUSIONES

6 RECOMENDACIONES

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB

Bibliografía


Escalona, I. (2007). Transductores y sensores en la automatización industrial. El Cid Editor - Ingeniería.

Web Bibliografía http://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_directa1.htm http://www.sensing.es/Transductores_de_presion_Cm.htm

Latacunga 27 de enero de 2016

Elaborado por:

Fabricio Borja

Mauricio Naranjo

Estudiantes

Aprobado por:

Ing. Fabricio Perez

Jefe de Laboratorio


ANEXOS Sensor que ocupamos en Mercado Libre lo compramos.

LINK: http://articulo.mercadolibre.com.ec/MEC-408091365-sensor-de-presion-0-5bar-

14-5v-transmisor-plc-arduino-_JM#D[S:HOME,L:CONVCATEG-CORE-ITM,V:1]


Pagina Web venta de equipos para Instrumentación Industrial.

LINK: http://www.sensores-de-medida.es/

Engineering

Proyecto sensor presion