Instrumentacion Mediciones

Introducción

Tecnológicamente hablando hoy en día se puede afirmar que se han logrado grandes avances, gracias a los sistemas digitales, con ello tareas que demandaban enormes esfuerzos y cantidades de tiempo se logran en segundos, sin que haya necesidad de la mano del hombre a excepción de su diseño y mantenimiento de los equipos que los utilizan, estos elementos que funcionan a través de sistemas digitales son utilizados en los hogares, grandes industrias y casi todo lugar que nos imaginemos.

Con el avance agigantado de la tecnología se ha podido medir por ejemplo: la temperatura del medio ambiente, presión del agua por las tuberías, magnitud y velocidad del viento, pesos de diferentes objetos o personas, como se logra pues a través de transductores que convierten en señales eléctricas estos valores para luego ser digitalizados, llevando esto a micro-controladores que se pueden programar y asociar a pantallas que muestren los resultados de tales mediciones en datos comprensibles para las personas del común.

Con el presente trabajo se pretende ilustrar el funcionamiento de una báscula electrónica a través de un sistema de adquisición de datos, capaz de medir pesos que oscilen entre 0 y 1000 gramos, se propone utilizar un PIC16F873, de 28 puertos, sensor de presión (galga extensiometrica), reloj de tiempo real, pantalla LCD con el fin de visualizar los resultados.

Teniendo en cuenta que el sensor arroja señales muy pequeñas en cuanto a voltaje, se hace necesario aplicar una etapa de amplificación (amplificador operacional LM324) con el cual se le brinda al micro-controlador magnitudes más fáciles, entendibles y trabajables para él.

Objetivos

Implementar y Conocer el funcionamiento de una báscula electrónica, utilizando herramientas virtuales para verificar su funcionamiento y la exactitud en la medición.

Implementar cada una de las etapas necesarias para el funcionamiento de la báscula electrónica, conocer sus características prácticas así como los diferentes elementos utilizados para las diferentes mediciones tanto en la simulación como en la práctica.

Analizar las desviaciones de los resultados de las mediciones comparando la practica con la teórica y/o simulada.

Marco teórico

Los transductores se definen como dispositivos que convierten energía oinformación de una forma en otra. Se emplean extensamente en el trabajo de mediciónporque no todas las cantidades que se necesitan medir se pueden manipular con facilidad. Se puede efectuar una mejor medición de una cantidad si esta se puede convertir a otraforma que se pueda mostrar con facilidad y exactitud. Un ejemplo muy claro de esto es eltermómetro que muy comúnmente utilizamos para saber a qué temperatura está el medio ambiente.

Este transductor convierte los cambios de temperatura en cambios de longitud de una columna de mercurio. Los transductores eléctricos convierten cantidades físicas en señales eléctricas y constituyen la vasta mayoría de los transductores que se emplean hoy en día; la razón es que las señales eléctricas poseen muchas cualidades deseables para lamedición.

Imagen tomada de “http://www.el.uma.es/old-www/Docencia/Asignaturas/Transductores_Electronicos/Figuras/Transductores.JPG”

Elemento de detección (sensor): El objetivo del elemento de detección es responder a

la magnitud (cambios en la magnitud) de la cantidad que se está midiendo. La respuesta delsensor toma la forma de una señal de salida cuya magnitud es proporcional a la magnitudde la cantidad que se está mencionando.

Imagen tomada de “http://www.ni.com/cms/images/devzone/tut/clip_image007_20080326140424.gif”

El modificador de señal: Este elemento recibe la señal de salida del elemento de detección y la modifica mediante la amplificación o por conformación adecuada de su onda. Cuando la señal sale del modificador de señal, debe de estar en forma adecuada para su despliegue o registro.

Imagen tomada de “http://platea.pntic.mec.es/~msanch2/tecnoweb/recursos/ejercici/4eso/adc.jpg”

El dispositivo de despliegue o de registro: En sistemas eléctricos las pantallas o losregistradores pueden ser medidores, tubos de rayos catódicos, registradores de carta,grabadoras de cinta, registradoras X-Y y computadoras digitales.

Imagen tomada de “http://3.bp.blogspot.com/-haz-C2LItbs/T3pRl2Qyz_I/AAAAAAAAAM0/47NdTv6it0Q/s1600/terminales+lcd.png”

Existen dos tipos de galgas básicos:

De hilo conductor o lámina conductora. El sensor está constituido básicamente poruna base muy delgada no conductora y muy flexible, sobre la cual va adherido un hilometálico muy fino. Las terminaciones del hilo acaban en dos terminales a los cuales seconecta el transductor.

Imagen tomada de “http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/Galgas_M%C3%A9talicas..png/220px-Galgas_M%C3%A9talicas..png”

Semiconductor. Las galgas semiconductoras son similares a las anteriores. En este tipode galgas se sustituye el hilo metálico por un material semiconductor. La principaldiferencia constructiva de estas galgas respecto a las anteriores se encuentra en el tamaño;las galgas semiconductoras tienen un tamaño más reducido.

Imagen tomada de “http://4.bp.blogspot.com/_SALpwFaw5xQ/SELPpoLZzUI/AAAAAAAAAJU/dgJfUrA1Lac/s400/17.jpg”

PUENTE UTILIZADO

El montaje más común utilizado para medir deformaciones mediante galgas es el puente de Wheatstone. Existen tres tipos de montajes básicos: con una, dos y cuatro galgas.

La medida se suele realizar por deflexión, es decir, midiendo la diferencia de tensión existente entre las terminales de salida del sensor. Las principales diferencias de estos montajes se encuentran en la sensibilidad y la capacidad de compensación del efecto de temperatura. Esta compensación consiste en suprimir los efectos de la temperatura en el valor de la resistencia de la galga; cuando en un puente de medida coinciden dos o cuatro galgas de iguales características, los efectos de la temperatura se anulan ya que ésta les afecta por igual.

Suministrando un voltaje de excitación, se puede generar un voltaje de salida a través del

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