Este tutorial cubre las cadenas de señales de sensores para los tipos de transductores de sensores más comunes para la detección de presión, temperatura, corriente, luz y proximidad. Este artículo presenta las complejidades de la selección de la ruta de la señal. Los circuitos de ejemplo y los diagramas de bloques ayudan a los lectores a elegir el mejor conjunto de componentes para satisfacer sus necesidades de diseño.
Resumen: Este tutorial describe la cadena de señal del sensor para los tipos de transductores de sensor más comunes para la detección de presión, temperatura, corriente, luz y proximidad. Este artículo presenta las complejidades de la selección de la ruta de la señal. Los circuitos de ejemplo y los diagramas de bloques ayudan a los lectores a elegir el mejor conjunto de componentes para satisfacer sus necesidades de diseño.
Sensor de presión y báscula (háptica)
descripción general
La necesidad de detectar y medir la presión y el peso es un requisito muy común para los controles industriales modernos y el monitoreo de sistemas. Las mediciones de presión son particularmente importantes ya que también se usan indirectamente para medir el flujo, la altitud y otras propiedades. Los dispositivos de medición de presión y peso pueden considerarse “sensores de fuerza”, ya que la fuerza es la propiedad que afecta la salida de un transductor. Las aplicaciones de los sensores de fuerza van desde vacuómetros hasta básculas de pesaje de equipos pesados, hidráulica industrial y sensores de presión absoluta múltiple (MAP) para motores de combustión interna. Cada aplicación tiene sus propias y variadas necesidades de exactitud, precisión y costo.
Existen varios métodos y técnicas para medir la presión y el peso (detección de fuerza), pero el elemento de medición más utilizado es la galga extensiométrica.
Los dos tipos más comunes de galgas extensométricas son el tipo de lámina metálica que se usa en varios sensores de peso/presión y los transductores piezorresistivos basados en semiconductores que se usan ampliamente para medir la presión. En comparación con los transductores de tipo lámina, los transductores piezorresistivos tienen mayor sensibilidad y mejor linealidad, pero más dependencia de la temperatura y mayor compensación inicial.
En principio, todas las galgas extensométricas cambian de resistencia en respuesta a una fuerza aplicada. Por lo tanto, convierten efectivamente la presión o el peso en una señal eléctrica si existe una excitación eléctrica. Uno, dos o cuatro de estos elementos resistivos activos (galgas extensométricas) suelen estar dispuestos en una configuración de puente de Wheatstone (a veces llamada celda de carga) para producir un voltaje de salida diferencial en respuesta a la presión o el peso.
Los ingenieros pueden diseñar módulos de sensores para cumplir con los requisitos únicos de una variedad de aplicaciones de detección de fuerza. Un buen diseño incluye el elemento de detección correcto para las propiedades físicas y una cadena de señal bien diseñada.
Solución completa de cadena de señales
La cadena de señal de un sensor debe manejar señales muy pequeñas en presencia de ruido. Medir con precisión los cambios en el voltaje de salida de los transductores resistivos requiere circuitos que proporcionen con precisión funciones eléctricas como excitación, amplificación, filtrado y adquisición. Algunas soluciones también pueden requerir el uso de técnicas de procesamiento de señales digitales (DSP) para la manipulación de señales, la corrección de errores, la ganancia digital y la capacidad de programación del usuario.