Industri Prozesuen Automatizazioa

Sentsoreak

2

EdukiakSarrera

Aplikazio adibideakBloke funtzionalakSailkatzeko irizpideak

Ezaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

3

SarreraInstrumentazio-sistema (Sentsore+Eragingailuak) kontrol-sistema guztietan beharrezkoakHasiera batean langileak tresna batez (termometro, manometro,…) neurtzen zuena orain sentsoreak urrutitik eta seinale elektrikoa lortuz egiten du

Kontrolagailua ERAGINGAILUA PROZESUA

SENTSOREA

Kontsignak Kontrola

IrteerakSarrerak

4

Sarrera / Aplikazio adibideakZama-bagoien dosifikazio-sistema automatikoa

5

Sarrera / Aplikazio adibideakMakina-erreminta baten kontrol-sistema

6

Sarrera / Aplikazio adibideak

Piezen kontaketa (uhal garraiatzaile batean)

Errotazio-abiaduraren neurketa

7

Sarrera / Aplikazio adibideak

Higadura lineal edo errotazionalarenzentzua definitu

Tresneriaren gainbegiratzea

8

Sarrera / Bloke funtzionalakSentsorea edo transduktorea. Energia mota bat beste energia mota batean (elektrikoa normalean) bihurtzen du.Atalak:

Kaptazioa. Magnitude fisikoa magnitude elektrikoaEgokitzapena. Zaratak kendu, irabazpenak, linealizazioak,…Irteera. Kontrolagailuaren beharren araberaBistaratzeko unitatea. Batzuetan

Kaptazioa Seinalearenegokitzapena

Irteera etapa

Elikadura

Magnitudefisikoa

Magnitudeelektrikoa

9

Sarrera / Sailkatzeko irizpideak

Neurtu behar den magnitudea

Kokapen lineal edo angeluarraDesplazamendu eta deformazio txikiakAbiadura lineal eta angeluarraIndarra eta pareaPresioaEmariaTenperaturaPresentzia edo hurbiltasunaAltuera edo maila

Prozesuarekiko ukipenaUkipen zuzenaUkipen ez zuzena

Irteera-seinale motaAnalogikoakDigitalakDena ala ezereza

10

Sarrera / Sailkatzeko irizpideak

Sistemarekiko elkarreragina

PasiboakErresistiboakInduktiboakPotentziometrikoakTermoerresistiboak

Aktiboak (prozesuaren energia behar dute)

ElektromagnetikoakPiezoelektrikoakTermoelektrikoakFotoelektrikoak

11

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrak

KalibrazioaParametroak

Tenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

12

Ezaugarri orokorrak

SENTSORE IDEALA:Berehalako neurketa (atzerapen nulua)Neurtutako magnitudearekiko proportzionala den seinalea, nahiz eta:

Anplitudea handia edo txikia izan (asetasunik ez, banda hilik ez)Aldakuntza arina edo geldoa izanIngurugiroko edozein baldintzapean

Sentsorearen sarrera: x

Sentsorearen irteera: y

y = K·x ∀ x

13

Ezaugarri orokorrakSENTSORE ERREALA:

AtzerapenakProportzionaltasuna segun eta: anplitudea, sarrera arintasuna, ingurugiroko baldintzak,...

Instrumentazio gailuen ezaugarritze zehatza behar daZertarako ezagutu behar ditu kontrol-ingeniariak:

Merkatuan eskaintzen direnen artean dispositiborik egokiena hautatzekoKontrol-begiztaren ekintza (dinamikoa eta estatikoa)aurreikusi eta zuzentzeko

x (entrada al sensor)

y (salida del sensor)

Error de no linealidad

Error de offset

14

Ezaugarri orokorrak / KalibrazioaKalibrazioa. Neurketa tresna batek ematen dituen balioen eta neurtutako aldagaiaren benetako balioen arteko erlazioa bilatzeahelburu duen eragiketa-multzoa.

Normalean, sentsorearen neurketa prezisio tresna batek emandakoarekin edo patroi batekin alderatuz egiten da. Kontrol sistemetarako sentsoreak maiz kalibratzen dituzte

Kalibrazioaren emaitzak:Tresnaren doikuntza (neurketa zehatzak egin ditzan)Kalibrazio-faktorea, taula edo kurba. Neurketak zuzentzekoZiurtapena. Neurketak adostutako tolerantziarekin egiten direla ziurtatzeko.

Sen

tsor

eare

n ne

urke

t a

Balore erreala

15

Ezaugarri orokorrak / Kalibrazioa

Sentsorea ezaugarritzeko parametroak:Ingurugiro baldintza nominaletarako definitzen dira:

Kalibrazio-kurba multzoak. Sarrera eta irteeren arteko benetako erlazioa seinale tarte eta lan baldintza ezberdinetan. Fabrikatzaileak ematen dituParametro estatikoak (egoera iraunkorra definitzeko)Parametro dinamikoak (egoera iragankorra definitzeko)

Sensibilidad = y/x

x (entrada al sensor)

y (salida del sensor)

x0

16

Ezaugarri orokorrak / ParametroakParametro estatikoak:

Neurketa-eremu edo tarte dinamikoa (balio-tarte detektagarria tolerantzi onargarri batekin)Erresoluzioa (ezberdindu daitekeen alde txikiena)Zehaztasuna (patroiarekin desbideraketa handiena)Errepikagarritasuna (hainbat aldiz balore berdina neurtzean, lortutako alde handiena)Linealtasuna (benetako erantzunaren eta lineal hutsa den erantzunaren arteko desbideraketa maximoa)Sentikortasuna (irteera-aldakuntza sarrera-magnitude unitatearekiko)Zarata (ausazko perturbazioak)Alborapena (sesgo) (tarte osoan neurketari eragiten dion errore konstantea)...

17

Ezaugarri orokorrak / ParametroakIr t

eer a

Muga gainekoa

100 % 120 %

Magnitudea

Tarte dinamikoa

Irtee

ra

Magnitudea

Erresoluzioa

18

Ezaugarri orokorrak / Parametroak

Irtee

ra

Magnitudea

Errepikagarritasuna

Irtee

ra

Magnitudea

Irteera erreala

Irteera ideala

Zehaztasuna

19

Ezaugarri orokorrak / Parametroak

I rtee

ra

50 % 100 %

Magnitudea

20

10xyS

∆∆

=

Neurketaren tartea

Ez-linealtasunaA

B

C

Erantzun ideala

Irteera

Magnitudea

20

Ezaugarri orokorrak / Parametroak

I rtee

raMagnitudea

Histeresis

Zentzubeherakorra

Zentzugorakorra

D

B

C

21

Ezaugarri orokorrak / ParametroakParametro estatikoak:

Histeresia (sarrera zentzu baten edo bestean handitzen denean irteera ezberdina ematen badu)Offset edo zero errorea (karga ezarri barik, zero ez den seinalea ematen duen sentsorea)Banda hila (neurtutako aldagaiaren aldakuntza-tarte honetan irteera ez da aldatzen)Zeroaren gorapena (neurtutako aldagaiaren zeroaren eta neurketa-tartearen azpi-mugaren arteko aldea)Jitoa (denbora-tarte zehatz batetan, ezaugarri baten aldakuntza, tenperatura edo hezetasunak eraginda)Fidagarritasuna (denbora-tarte luze baten, zehaztutako errore-mugen barruan funtzionatzeko probabilitatea)

22

Ezaugarri orokorrak / ParametroakParametro dinamikoak. Sentsore gehienek, 1. edo 2. ordenako sistemen dinamika dute (hau da, denbora-konstante bat edo bi). Iragankorraren ezaugarriak:

Erantzuteko arintasuna. Sarrera-seinaleari atzerapenik gabe jarraitzeko ahalmena

Atzerapen-denbora (irteera %10ean)Haziera-denbora (%10tik %90ra)Egonkortze-denbora (%99)Denbora-konstantea (%63)

Maiztasun Erantzuna. Sentikortasunaren eta maiztasunaren arteko erlazioa, sarrera sinu bat deneanEgonkortasuna eta jitoak. Sentsorearen irteeraren desbideraketa kanpo-parametro batzuk aldatzen direnean (ingurugiro baldintzak, elikadura,..

23

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreak

SailkapenaDilatazio termometroakErresistentzia aldakordunak

Termoerresistentziak (RTD)Termistoreak (PTC, NTC)

TermopareakPirometroak

Presio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

24

Prozesu industrialetako ohiko aldagaiaSailkapenak:

Neurtutako tenperatura-tartearen araberaProzesu kriogenikoak (< 0 ºC)Prozesu labeak (>1000 ºC)

Materialaren egoera fisikoaren araberaLikidoaGasaSolidoa

Kaptazio metodoaren araberaDilatazio-termometroak (beirazkoak, bulbodunak, bimetalikoak)Erresistentzia aldakordun termometroak (termoerresistentziak, termistoreak)TermopareakPirometroak edo kontaktu gabeko termometroak (optikoak, erradiaziodunak, kolore bitakoak)

Tenperatura-sentsoreak / Sailkapena

25

Sentsore elementua Aplikazioeremua

Abantailak Eragozpenak

Beirazkoa -196ºC-tik+500ºC-ra

%1 Merkea, sinpleaBiziraupen luzea

HauskorraNeurketa lokala (kontrol automatikorik Balioak gordetzerik ez)

Bulboduna -40ºC-tik 425ºC-ra

%1 Energia-elikaduragabekonpaktoa

Tamaina handikoaMuntaia delikatuaNeurketa lokala

Bimetalikoa 0ºC-tik 500ºC-ra

%1 PrezioaSendotasuna

Neurketa lokala

Platinozkoerresistentziadun

-200ºC-tik +500ºC-ra

%0.2 SentikortasunaZehaztasunaErantzun arina

HauskorraTermoparea baino garestiagoaBerotasuna

Termistoreak 0ºC-tik +40ºC-ra

%0,01 Sentikortasun etazehaztasun handiakErantzun arinaTamaina txikiaEgonkorra

Ez linealaAplikazio-tarte mugatua

T termopareakJ termopareakK termopareakR edo S termopareakW termopareak

-200ºC-tik +250ºC-ra0ºC-tik +750ºC-ra0ºC-tik +1.300ºC-ra0ºC-tik +1.600ºC-ra0ºC-tik +2.800ºC-ra

2%0.5%1%0.5%1%

TxikiaErantzun arinaPrezio onargarria

Korrosioaren eraginpean

Pirometro optikoak +50ºC-tik +6.000ºC-ra 0.5% Ukipenik ezErrepikagarritasun ona

GarestiakTª zehatza kalkulatzen zaila

Erradiazio osodun pirometroak

+50ºC-tik +6.000ºC-ra 0.5% Ukipenik ezErrepikagarritasun ona

GarestiaTª zehatza kalkulatzen zailaErantzuten geldoa

Zehaztasuna

Tenperatura-sentsoreak / Sailkapena

26

Tenperatura-sentsoreak / Sailkapena

-250

0

1000 2000 3000termopareak

termorresistentziaktermistoreak

pirometroak

dilatazio termometroak

27

Aukeratzeko irizpideakErantzun-abiadura:

Termistoreak: biluzik, ia aldibereko erantzunakarkasaduna: τ 0.2-tik 2 s-ra

Termoparea: τ 4-tik 5 s-eraPlatinozko termoerresistentziak (Pt100): τ 5-etik 6 s-raTermopareak eta termoerresistentziak: zenbat eta txikiagoak gero eta erantzun arinagoak

Tª-tarteak: Taulan begiratuKostua:

Termoparea eta termoerresistentzia dira merkeenakTermopareak merkeagoak dira baina neurketa sistema konplexuagoa behar duteErradiaziodun pirometroak oso garestiak dira

Zehaztasuna: Pt100 sentsore komertzialen arteko zehatzena

Tenperatura-sentsoreak / Sailkapena

28

Beirazkoak, bulbodunak, bimetalikoakBeirazkoak

Beira eta erabilitako likidoaren dilatazio-koefizienteen diferentzia bezala adierazten du tenperaturaErabilienak:

Merkurioa: (-37º C, 315ºC)Merkurioa gas geldoarekin (N2): (-37ºC, 510ºC)Alcohola: -62ºC-arte

Zehaztasuna: tartearen 1%Bulbodunak

∆T-k fluidoaren espantsio edo kontrakzioa eragiten du, fluidoa gordetzen duen errezintoa deformatzen delarikDeformazioa Bourdon hauspo batek detektatzen du adierazle edo transmisore bati bidaltzen diolarikTartea: (-40ºC-tik +425ºC-ra)Zehaztasuna: %1

Tenperatura-sentsoreak / Dilatazio-termometroak

29

BimetalikoakDilatazio-koefiezienteezberdina duten, metalezko lamina bi, ertzetatik ondo lotuta.Tª-ren ondorioz dilatatzen dira eta deformatzen dira desplazamendu bat emanez. Desplazamenduaren indarra orratz adierazle bat mugitzeko edo kontrol-mekanismo bat aktibatzeko erabiltzen da.Normalean (dena-ezereza) on-off irteera ematen du.Aplikazioak: klimatizazio-sistemen termostatoetan, babes-etengailuetanTartea: 0-tik 500ºC-raZehaztasuna: %1

Tenperatura-sentsoreak / Dilatazio-termometroak

30

Termoerresistentziak (RTD), termistoreak (PTC, NTC)Termoerresistentziak

RTD (Resistance Temperature Detector)Metale hutsen erresistentzia elektrikoa Tª-rekin handitu edo txikitzen da (R0 erreferentziazko erresistentzia; α tenperatura-koefizientea)Sentikortasun, errepikagarritasun eta egonkortasun onak Giro eroale eta gaiztoetarako altzairuzko funda baten bidez babesten diraErabilienak platinozkoak dira, korrosioarekiko erresistentziagatik eta tenperatura-tarte handietan erakusten duten linealtasunagatikPt100 platinozko zunda da. 0º C-tan 100 –eko erresistentzia du.Tartea: (platino) -200ºC-tik +500ºC-raZehaztasuna: %0.2

Tenperatura-sentsoreak / Erresistentzia aldakordunak

)1(0 TRRT α−=

31

Tenperatura-sentsoreak / Erresistentzia aldakordunak

32

Termistoreak (PTC, NTC)Metalezko erdieroaleak eta zeramikazko materialak erabiltzen dituzteBere Tª handitzean erresistentzia elektrikoa aldatzen duTartea: 0ºC-tik 40ªC-raZehaztasuna: % 0.01Ezaugarriak:

+ sentikortasuna eta kostua- neurketa-tarte estuak- Tª-erresistentzia erlazio ez lineala

Motak:PTC (Positive Temperature Coefficient)

Tª batetik aurrera aldakuntza oso handiakEzlinealtasuna dela eta, atalaseak detektatzeko erabiliak (dena-ezereza)

NTC (Negative Temperature Coefficient)

Tenperatura-sentsoreak / Erresistentzia aldakordunak

33

TermopareakMetale ezberdin biren junturak (zirkuitua itxiz) Tª ezberdinetan daudenean, korronte elektrikoa sortzen dute (Peltier eta Thompsonefektuak)Tenperatura-tarte handi baten, f.e.meta tenperatura arteko erlazioa lineala eta oso egonkorra ageri duten metale-pareak erabiltzen dira.Erabilienak Industrian erabilitako termoparemota multzo bat estandarizatuta dago eta letren bidez ezagutzen dira- T max fusio tenperatura baino txikiagoa- korronteak oso txikia izan behar du- juntura batek erreferentziazko tenperatura finkoa izan behar du+ tarte handia, egonkorrak, fidagarriak, erantzun azkarra,...

Inconel edo aluminiozko

zorroa

Termoparearenhariak

Magnesio oxidoa

Tenperatura-sentsoreak / Termopareak

34

Tenperatura-sentsoreak / Termopareak

35

Tª neurtzen dute objektuarekin kontakturik izan gabeMotak:

OptikoakErradiaziozkoak (banda zabal edo estudunak)Kolore bitakoak

Aplikazioa:termopareak ezin direnean erabili (tartea, giro gaiztoa)neurtu beharreko gunea mugitzen denan edo atzipen-zailtasunak ditueneanobjektua oso txikia denean eta ukitzean Tª aldatzen dueneanTª fusio-puntuarekiko hurbil dagoenean

Tenperatura-sentsoreak / Pirometroak

36

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreak

Likido-habeakElementu elastikoak

Maila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

37

Presio-sentsoreak

Likido-habeak. Presioak tutu baten, likido altuera-diferentzia eragiten duElementu elastikoak. Azalera elastiko baten presioa egiten da, desplazamendu edo deformazio proportzionala eraginez. Deformazioa galgak, LVDT, elementu piezoelektrikoak,... erabiliz neurtzen dira. Erabiltzen diren elementu elastikoak:

HauspoakBourdon-en tutuak (C, helize edo espiral erakoak) DiafragmakKapsulak

38

U erako tutu baten likido-altuera aldearen bidez neurtzen da presioa. Bi neurketa mota:

Presio diferentziala. U tutuaren ertz bietako presioa neurtzen daPresio absolutua. Ertz bat itxita eta hutsa eginda duen U tutua erabiltzen da

Presio-sentsoreak / Likido-habeak

gPP

h ref

⋅

−=

ρ

39

HauspoakPareta mehe eta tolestuak dituen elementua. Tolesdurak, mugimendua ardatzaren zentzuan izan dadin egiten da.Soldadurarik gabeko tutu fina, ondulatua, oxidaezinezkoaltzairuzkoa edo latoizkoa, presioaren eraginez luzatu edo estutu egiten dena; desplazamendu handi samarrak.Biziraupen eta zehaztasun handiagoak lortzeko mugimendua malguki batek kontrarrestatzen du

Presio-sentsoreak / Elementu elastikoak

40

Bourdonen tutuakC erakoa

Sekzio eliptikodun tutua, eraztun ia osoa eratuz, ertz batetik itxita eta bestea presio-iturri bati konektatua.Tutu barnean presioa handitzean, tutua zuzendu egingo da; mugimendu hori orratz adierazle edo transmisore batek jasoko du.

Helize edo espiral erakoaPresioak zehaztasun handiagoz neurtzen ditu, itxitako ertzen mugimendua nabariagoa delako

Presio-sentsoreak / Elementu elastikoak

41

DiafragmaHauspoaren antzekoaDisko metaliko malgua, azalera lau

edo ondulazio zentrokideduna izaten du, disko-planoaren zeharkako zentzuan deformatzeko ahalmena handitzeko

Kamara bi bereizten dituzte, bat prozesuari konektatzen zaio eta bestea erreferentzia-presio bati

KapsulaPerimetroan zehar itsatsitako edo

soldatutako diafragma bik osatuaKapsula kanpo eta barruko

presio-diferentziak diafragma biak ardatzaren zentzuan deformaaraziko ditu

Presio-sentsoreak / Elementu elastikoak

GalgakErreferentzi

azko presioa

Neurtzeko presioa

Erreferentziazko presioa

Potentziometroa

Kapsula

Neurtzeko presioa

42

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

43

Maila-sentsoreak

Flotagailua. Konexio mekaniko baten bidez likido-azalaren mugimendua biraketa-momentu bihurtzen da Presioen neurketa. Ontziaren hondoan eta likido-azalen presioen arteko aldea neurtuz, altuera ondorioztatzen da (ρlikido eta tenperaturaren araberakoa da) Zunda kapazitiboa. Likido kopurua txikitzen denean aire gehiago dago eta kapazitatea aldatu egiten da.

gPP

h ref

·ρ−

=

Ardatza

FlotagailuaEskala kalibratua

Juntura estankoa

Adierazlea

d dAC ⋅

=ε

44

Maila-sentsoreak

Ultrasoinuak. Baliagarriak sentsore eta prozesuaren arteko ukipen fisikorik ez izateko. Ultrasoinuak bibrazio mekanikoak dira, beren maiztasuna gizakiok entzun ahal duguna baino handiagoa da (>20 kHz). Objektu baten kontra jotzean, zati bat islatu eta beste zati bat xurgatu egiten da

45

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

46

Emari-sentsoreakNeurketaren helburuak: kontaketa (ad. gasolina), prozesukontrolaTutuaren sekzioa ezaguna eta konstantea denean, batez besteko abiadurak emaria ematen digu: Q=v·A (beste faktore batzuk: likidoaren biskositatea, dentsitatea eta tutuarekiko marruskadura)Reynolds zenbakia. Grabitatea, likidoaren abiadura eta biskositatea eta tutuaren diametroaren araberako dimentsio gabeko kopurua da.

Erregimen laminarra (R<2000). Likidoa geruza paralelotan higitzen da, abiadura perfil paraboliko batekin (maximoa tutu erdian, marruskadura tutuaren hormetan handiagoa delako) Erregimen zurrunbilotsua (R>3000). Batez besteko abiadura homogeneoa.

Sentsorerik ohikoenak presio diferentzial motakoak dira (energia zinetikoa presio aldaketa bihurtzen dute):

DiafragmakVenturi tutuak

47

Emari-sentsoreak

1. Marruskadura gabeko erregimena

2. Erregimen laminarra

3. Erregimen zurrunbilotsua

48

Venturi tutuaBi sekzio koniko dibergenteen artean sekzio zilindrikoa (eztarria) kokatzen da. Sekzioa gutxitzean, abiadura handitu eta presioa gutxitu egiten da. A eta B puntuetan presioaren galera neurtzen da likido habeen arteko altuerak alderatuz.

DiafragmaMetalezko xafla mehe zulatu batek fluidoaren pasatzea murrizten du, abiadura handituz eta presioa gutxituz. Presioa neurtzen da xaflaren bi aldeetara eta emaria balore horiekin kalkulatu egiten da

Emari-sentsoreak

ρ213 )/( PPKAsmQ −

=

49

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreak

GalgakZama-Zelula

Posizio eta desplazamendu sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

50

Pisu-sentsoreak / GalgakSentsore extensiometrikoak deformazioa neurtzen dute Banda = Galga = Extensiometroa = Galga extensiometrikoaUnitate bateko deformazioa jatorrizko luzerarekiko milioiren bateko luzapen erlatiboaren baliokidea da (positiboa → trakzio esfortzuak, negatiboa → konpresio esfortzuak)Beste magnitude mekanikoen neurketan garrantzizkoak dira galgak (presioa, indarra, azelerazioa, parea,)...Haridun edo pelikula-erresistibodun galga

Eragin piezoerresistiboa = eroalearen ∆R deformazioaren ondorioz. Oinarrian material elastikoa; honen gainean aleazio eroale batetako geruza metalizatu fin bat botatzen da. Tratamendu fotokimiko bitartez kapa metalizatuzati bat kentzen zaio, inprimaturik geratzen denak zig-zag oso fina eratzen duelarik. Galda objektuari itsasten zaio trakzio edo konpresioz deformatzen delarik →haria luzatzen da sekzioa txikituz eta ∆R emanez

51

Pisu-sentsoreak / Zama-zelulaZama-zelula. Altzairuzko pieza elastiko bat, galga itsatsiak dituena. Piezaren elastikotasuna ezaguna da eta neurtu beharreko zama jasateko gauza da proportzionaltasun muga gainditu barik.

σ

∆L∆A

∆RRR

K∆

=1ε

ALR ρ=

Deformazioa

TentsioaAF

=σ

LL∆

=ε

52

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu sentsoreak

MekanikoakOptikoak

Hurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

53

Posizio eta desplazamendu sentsoreak

Desplazamendu, azken finean, posizio aldakuntza baino ez daSentsore motak:

Mekanikoak (Ibilbide amaiera)Optikoak (encoder)

AbsolutuakDiferentzialak (zehaztasun, erresoluzio eta abiadura handiagoak)

54

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Mekanikoak

Ibilbide amaierak: sinpleak, txikiak, merkeakDena-ezereza (on-off) irteera duen sentsore elektromekanikoa. Objektu baten presentzia edo absentzia adierazten du. Objektuarekin kontaktu fisikoa behar duMekanismo gehigarriak behar dira: bultzagailuak, arrabolak, espekak, etabarAplikazio adibideak:

Zilindro baten zurtoinak zein posizio duen detektatzekoKotxe baten balazta-argiak piztekoPiezak zenbatzeko…

55

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Mekanikoak

56

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak

Kodetzaile optikoak (optical encoders edo encoders) linealak edo angeluarrak izan daitezkeIrteera digitala → erresoluzio finitua betiArgia erabiliz, mugimendua seinale elektriko bihurtzen duteBi bloke nagusi: saretxoa eta detekzio-sistema Motak:

Absolutuak Diferentzialak (zehaztasun, erresoluzio eta abiadura handiagoak)

57

Kodetzaile absolutuak erregelak edo diskoak izan daitezke, desplazamendu motaren arabera: linealak edo angeluarrak N azalera berdinek osatzen dute (banda edo sektoreak). Kode baten bidez, kokapenari dagokion hitz bitarra itzultzen duteBanda-kopuruak (N) erresoluzioa finkatzen du. Erregelaren kasuan erresoluzioa L/N cm da eta diskoaren kasuan 360/NPista bakoitzak argi-iturri (LED) bat du eta errezeptorea (fototransistorea).

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak absolutuak

58

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak absolutuak

59

3 irteeradun encoder diferentzial birakorra (3 maskara trinko seinaleak sortzeko 3 irekierarekin)

A eta B kuadraturan, 90ºko desfaseaz (maskara bananduak Np + ¼ p)

11111010

11011001

11001000

01000111

01010110

01110101

01100100

00100011

00110010

00010001

00000000

GrayBitarra

16 posiziodun Encoderabsolutu birakorra (4 zulodun maskara)

gray kodea

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak absolutuak

60

Kode bitar naturala:bi egoera jarrairen arteko transizioak, batzuetan, bit bat baino gehiagoren aldakuntza dakarneurketa-gailuak ondo lerrokatuta ez badaude → bit-ak ez dira aldi berean aldatzen → errore-arriskua: neurketa transizio bitartean egiten bada edo kodetzailea, bi balioen arteko mugako kokapenean geratzen bada

Gray kodea:zenbaki jarraien arteko diferentzia bit bakarrekoa da

1111101011011001110010000100011101010110011101010110010000100011001100100001000100000000

GrayBitarra

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak absolutuak

61

Aplikazioak: kokapen absolutua garrantzizkoa denean, ez da bira askorik ematen, ez da jatorrira itzuli behar

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak absolutuak

62

Sektore bakoitzean berdin espaziatutako inpultsoak sortzen dituzte. Inpultsoak kontadore baten gordetzen dira (inkrementadorea-dekrementadorea) kontaketa desplazamenduaren adierazle delarik. Jatorri-puntua neurketa-tresnan finka edo programa daiteke.

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak diferentzialak

63

Irteera bakarreko inkrementala

90ºko desfasea duten irteera bidun inkrementala

90ºko desfasea duten irteera bidun inkrementala + erreferentzia-seinalea

Lineal inkrementala

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak diferentzialak

64

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak diferentzialak

65

Aplikazioak: posizioaren inkrementoak garrantzia du, buelta asko ematen dira, neurriak erreferentzia baten arabera ematen dira

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak diferentzialak

66

Aplikazio adibidea: sagua

Aplikazio adibidea: abiaduraren

neurketa motore batean

Posizio eta desplazamendu sentsoreak / Optikoak diferentzialak

67

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu-sentsoreakHurbiltasun-sentsoreak

InduktiboakKapazitiboakFotoelektrikoak

Abiadura eta azelerazio sentsoreak

68

Hurbiltasun-sentsoreak

Kontakturik gabe hurrengo gauzak egin ditzakete:Objektuen presentzia detektatuPieza baten kokapenaObjektuen kontaketaErrotazio maiztasuna neurtuObjektu baten material mota detektatuOztopoak detektatu…

Motak:InduktiboakKapazitiboakFotoelektrikoak

69

Hurbiltasun-sentsoreak / InduktiboakZirkuitu oszilakor batek sortutako eremu magnetiko alternoaren aldakuntzaz egiten da neurketa. Zirkuitu oszilakorraren harilkatua sentsorearen alde sentikorra da. Alde sentikorretik hurbil dauden objektu metalikoek osziladorearen irteeran anplitude-aldakuntzak eragiten dituzte (Foucault korronteak), seinalea emanez.Erantzuna ez da objektuaren distantziaren funtzio bakarrik, baizik eta ezaugarri fisikoena (erresistibitatea, permeabilitatea) eta ezaugarri geometrikoena (forma eta dimentsioak) ere. Objektu metalikoak detektatzeko balio dute. Mekanikoki mardula, giro gaiztoetan eta tenperatura handietan lan egin dezake, merkea, zehaztasun txikiko detekzioa (mm hamarrenak)

70

Aplikazio adibideak:Zinta baten, piezen garraiatzaile metalikoak detektatzekoAbiadura eta errotazio zentzua neurtzeko

Hurbiltasun-sentsoreak / Induktiboak

71

RC Osziladorea. Kondentsadoreek alde sentikorra osatzen dute. objektu bat eremu honetan kokatzen denean, zirkuitu erresonantearen kapazitatea aldatzen du, oszilazio-kopurua txikituz, irteera-seinalea emanez. Erantzuna, objektuarekiko distantziaren edo azalera sentikorrerainoko sustantziaren funtzio bezala ematen du, baina dimentsioaren eta dielektrikoaren konstantearen funtzio ere bada → on-off detektore bezala erabiltzen dira edo material-motak detektatzekoErrepikagarritasuna ingurugiro-baldintzen araberakoa daMetalezkoak ez diren objektuen kasurako hurbiltasun-sentsore optikoekin lehiatzen dira

Hurbiltasun-sentsoreak / Kapazitiboak

72

Aplikazioak: objektu isolatzaileen, likidoen edo hautsez zikindutakoen detekzioa, material ezberdinetako objektuen detekzioa, kutxen edukiaren egiaztatzea, likido-mailen behaketa betetze-prozesu bitartean

Hurbiltasun-sentsoreak / Kapazitiboak

73Reflex

Barrera

Hurbiltasun

Hurbiltasun: Detektatu beharreko objektuak

berak argia islatzen du

Reflex: Igorle eta hartzaile elkarrekin daude. Argia sorta mozten denean aktibazioa gertatzen da

Barrera: Igorle eta hartzaile separatuta daude. Objekturen bat bien artean dagoenean seinalea sortzen dute.

Hurbiltasun-sentsoreak / Fotoelektrikoak

74

EdukiakSarreraEzaugarri orokorrakTenperatura-sentsoreakPresio-sentsoreakMaila-sentsoreakEmari-sentsoreakPisu-sentsoreakPosizio eta desplazamendu-sentsoreakHurbiltasun-sentsoreakAbiadura eta azelerazio sentsoreak

75

Abiadura eta azelerazio sentsoreak

AbiaduraTakometro mekanikoa. Elementu mekanikoekin ardatzaren buelta kopurua detektatzen duteTakometro digitala. Kodetzaile diferentzial baten inpultsoak zenbatuz abiadura angularrakalkulatzen du.

Azelerazioa:Galgak. Erabil daitezke edozein magnitude neurtzeko, magnitude horren aldakuntza indar bat sortzen badu eta indar honek deformazioak eragiten baditu.

GalgakAzelerazioa

EuskarriaMasa