INSTRUMENTACIN Y SENSORES

INSTRUMENTACIN Y SENSORESSENSORES BASADOS EN UNIONES SEMICONDUCTORASInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015Elementos que emplean materiales semiconductoresGalgas extensiomtricasTermistoresFotoresistencias LDRSensores resistivos de gasesSensores basados en Efecto HallClulas fotoelctricasSensores autoresonantes basados en el silicio

Instrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015Termmetros basados en uniones semiconductorasEmplean la dependencia trmica de la unin Base Emisor VBE de un transistor cuya corriente de colector sea constanteAlternativa ms comn emplea par de transistores bipolares cuyas densidades de corriente de emisor tengan una relacin constante. Un mtodo consiste emplear dos transistores idnticos con corrientes de colector distintas

K es la cosntante de Boltzman , k= 1,3807x10-23 J/KT es la temperatura absolutaQ es la carga del electrn, q= 1,60x10-19CInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015

Figura a) Temmetro basado en la dependencia base-emisor con la temperatura en un transistor bipolar b) Esquema de las fuentes de corrienteInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015

Instrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015Caractersticas de diversos sensores de temperatura basados en uniones semiconductoras MAGNETO DIODOSInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015Las caractersticas I-V de un diodo cambian cuando, debido a un campo magntico, los portadores de carga experimentan una fuerza que los desva de su trayectoria rectilnea. Si se disea un diodo de manera que los portadores desviados vayan a parar a una zona donde la recombinacin sea alta, se tiene un magnetodiodo. La sensibilidad al campo magntico es tanto mayor cuando ms distintas sean las caractersticas de recombinacin de las zonas de alta y baja recombinacin.MAGNETOTRANSISTORESInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015Estructura en la que hay una base, un emisor y dos colectores. En ausencia de campo magntico, las corrientes de colector son iguales. Pero cuando se aplica un campo magntico, el dispositivo se puede disear de forma que la corrientede un colector aumente a expensas de la otra. La diferencia entre ambas da una medida de la intensidad del campo aplicado.

Otra alternativa consiste en emplear un elemento Hall y dos transistores. El elemento Hall constituye la base de ambos transistores y tiene dos contactos: uno con cada base. Cuando la presencia de un campo magntico genera una tensin Hall entre dichos contactos, la tensin de base de un transistor es mayor que la del otro, provocando el desequilibrio de las corrientes de colector, que da una medida del campo aplicado.SENSORES BASADOS EN ULTRASONIDOInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015Los ultrasonidos son una radiacin mecnica de frecuencia superior a las audibles (unos 20 Khz). Toda radiacin, al incidir sobre un objeto, en parte se refleja y en parte es absorbida. Si, adems, hay un movimiento relativo entre la fuente de radiacin y el refractor, se produce un cambio en la frecuencia de la radiacin (efecto Doppler).

Las aplicaciones de los ultrasonidos a la medida de magnitudes fsicas estn normalmente relacionadas con la velocidad, su tiempo de propagacin y, en algunos casos, con la atenuacin o interrupcin del haz propagado.

Una de las aplicaciones ms extendidas son los caudalmetros ultrasnicos, en particular los basados en efecto Doppler. El nmero de aplicaciones est en continuo aumento. La mayora emplean cermicas piezoelctricas o polmetros como generadores y receptores.

El efecto Doppler consiste en el cambio de frecuencia que sufre una radiacin cuando se refleja en un reflector mvil a la velocidad relativa emisor-reflector.SENSORES BASADOS EN ULTRASONIDOInstrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015En las aplicaciones basadas en el tiempo de propagacin, se mide el tiempo que tarda en recibirse el eco debido a un objeto presente en el camino de propagacin, normalmente en forma de pulso estrecho. El objeto puede ser lquido, slido o polvo. En todas las aplicaciones basadas en eco o interrupcin de la radiacin, si se desea tener alcance y reducir las interferencias acsticas (ruido) es importante que el haz emitido sea estrecho. El ruido es menor a alta frecuencia, pero la atenuacin de la radiacin tambin aumenta con la frecuencia. Algunos materiales porosos devuelven ecos dbiles a bajas frecuencias. Si el tamao del objeto es menor que la longitud de onda, el eco es tambin dbil. Para objetos pequeos interesa trabajar en altas frecuencias. La reflexin de ultrasonidos en la interfase aire-lquido o aire-grano se emplea para medir el nivel de lquidos en un depsito o granos en silos. La impedancia acstica de ambos medios es tan distinta que la mayor parte de la energa propagada en uno de ellos se reflejara al llegar a la superficie de separacin. Si se dispone un detector junto al emisor, la medida del tiempo que tarda en recibirse el eco despus de emitido un pulso est directamente relacionada con el nivel.

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El sensor PING detecta objetos mediante la emisin de una rfaga ultrasnica y luego "escucha" el eco de retorno.

Bajo el control de un microcontrolador, el cual debe enviar un pulso corto de disparo, el sensor emite una corta rfaga ultrasnica a una frecuencia de 40 KHz. La rfaga viaja a travs del aire, choca con un objeto y luego rebota hacia el sensor. El sensor PING provee un pulso de salida al microcontrolador, que inicia cuando la rfaga es enviada y termina cuando el eco es detectado, de ah que la longitud del pulso corresponda con la distancia al objeto. Instrumentacin y sensores JBucheli Espel oct 2014-febrero 2015

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