Instrumentacion Industrial De Sistema De Medicion Y Control

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE TRANSMISORES DE TEMPERATURA, HUMEDAD Y PRESIÓN

Martha Paola Jaimes V, Ana María López A.

Universidad de Antioquia

Facultad de Ingeniería

Departamento de Electrónica

RESUMEN

En el desarrollo de equipos industriales se utilizan transductores y sensores para obtener señales primarias con el objetivo de convertirlas en corrientes estándar, voltajes analógicos y salidas digitales para el procesamiento y tratamiento con ayuda de la electrónica análoga y digital.

El trabajo trata los aspectos relacionados con la modelación y calibración de transmisores de presión, humedad y temperatura utilizados en diferentes procesos industriales.

Palabras claves: transmisores de presión, humedad y temperatura

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad el desarrollo tecnológico brinda la oportunidad de encontrar diferentes soluciones a diversos problemas en el ámbito industrial. Uno de los más importantes es el censado de variables físicas, proceso en el que se han venido presentando grandes mejoras, gracias a la aparición de sensores con características superiores.

No se puede hablar de los sensores, como componentes electrónicos básicos, sin ver como se pueden adaptar a un sistema de adquisición y control. Por lo que se tendrán que ver las nuevas tecnologías de adaptación de estos sensores que como parte de una cadena de dispositivos, forman un sistema.

Estos adaptadores, como acondicionadores de señal, son los amplificadores industriales en sus diferentes estructuras de montaje, pasando por filtros o por procesadores analógicos, convirtiendo estas señales de analógico a digital para posteriormente ser procesados los datos con un Microcontrolador y actuando por medio de las salidas lógicas del procesador o por medio de un convertidor digital a analógico.

Fig. 1 Diagrama de bloques simplificado de la arquitectura de un transmisor de 4 a 20Ma

2. REQUERIMIENTO PARA LOS TRANSMISORES

2.1 SENSORES

2.1.1 SENSOR DE PRESIÓN

Sensor diferencial de presión, Se aplican dos presiones y la posición del diafragma sensor será una función de la presión diferencial, un cambio en la presión P1 producirá un cambio en la presión P2. El sensor utilizado es el modelo PX170, que maneja un rango de 0 a 28 in H2O (Pulgadas de agua) y con una alimentación de 10 Vdc.

2.1.2 SENSOR DE HUMEDAD

El principio del sensor es capacitivo lo forma un condensador de dos láminas de oro como placas y como dieléctrico una lámina no conductora que varia su constante dieléctrica, en función de la humedad relativa de la atmósfera ambiente. El valor de la capacidad se mide como humedad relativa.

Este tipo de sensor es especialmente apropiado para ambiente de alta temperatura porque el coeficiente de temperatura es bajo y el polímero dieléctrico puede soportar altas temperaturas. Los sensores capacitivos son también apropiados para aplicaciones que requieran un alto grado de sensibilidad a niveles bajos de humedad, donde proveen una respuesta relativamente rápida. El sensor utilizado es el HS8001, la alimentación es de 5 Vdc y su rango de salida esta entre 0-1 V.

2.1.3 SENSOR DE TEMPERATURA

Es un sensor infrarrojo de temperatura modelo 403265 de alta precisión, su condición de operación está entre -40ºC a 140ºC y humedad relativa menor del 70%, precisión +2% de la lectura o +6ºC, consumo en espera de 5mA, pero es calibrado de tal manera para que trabaje en un rango entre -20ºC a 120ºC, trabaja normalmente con una excitación de 6Vdc, no esta diseñado a prueba de agua o polvo, el vapor el polvo, el humo puede afectar la precisión en la medición.

2.2 AMPLIFICADOR

Amplificador de instrumentación tiene como objetivo filtrar la señal de todo el ruido modo común que se le puede introducir al circuito y adecuar la señal necesaria para la entrada al conversor, por esta razón se elige el AD620 como el amplificador, tiene las siguientes características, maneja una ganancia que esta entre 1y 10000; se alimenta con un voltaje entre 2.3V y 18V; tiene un offset de entrada de 50 µV max, offser drift de 0.6 µV/°C max.

2.3 CONVERSOR

Con el transcurrir de los años la transmisión 4-20mA, ha sido aceptada como una técnica ESTÁNDAR DE TRANSMISIÓN de información entre el punto del sensado y el área de control, esto como un medio análogo ya que emplea la variable corriente análoga para tal fin. Inicialmente los datos son extraídos del proceso mediante un examen analítico e interpretación. Luego de generarse una apropiada interpretación el siguiente paso es el tomar una decisión sobre la acción apropiada. Finalmente la acción necesaria podrá ser implementada.

El integrado elegido es el XTR110 posee las siguientes características rangos de entrada de 0-5V, 0-10V; rangos de salida que están entre 0-20mA, 5-25mA y 4-20mA; la no linealidad máxima es de 0.005%; la alimentación está entre 13.5-40V.

2.4 MICROCONTROLADOR

El microcontrolador utilizado es el 68HC908QY4 de Motorola, económico, de alto rendimiento. Pertenece a la familia de los microcontroladores de 8-bits (MCUs). La Familia de M68HC08 maneja instrucciones (CISC) con arquitectura Von Neumann. Este microcontrolador tiene la tarea permitir la correcta visualización en el LCD (pantalla de cristal líquido) después de procesar los datos que le entrega la etapa de transmisión.

3 METODOLOGÍA

3.1 SISTEMA DE MEDICIÓN

La medición es un conjunto de actos experimentales que tienen por objeto determinar una cantidad de magnitud física con ayuda de medios técnicos apropiados, en una instalación preparada para tales efectos.

Existen factores determinantes en la toma

...