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DOI: 10.25100/peu.7617650

Sistemas de medición electrónica.

Generalidades y algo más

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eBook (PDF) ISBN 9786287617667
COP $61,000
Impreso ISBN 9786287617650
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Especificaciones por formato:

Impreso

    Estado de la publicación: Activo
    Año de edición: 2023
    Idioma: Español
    ISBN-13: 9786287617650
    Páginas: 212
    Tamaño(cm): 17 x 24 x 1.4
    Peso (kg): 0.480 kg
    SKU (Número de Referencia): 398849

E-book (PDF)

    Estado de la publicación: Activo
    Año de edición: 2023
    Idioma: Español
    ISBN: 9786287617667
    DOI: Enlace
DOI: 10.25100/peu.7617650
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El presente texto, producto de las experiencias pedagógicas del autor por más de 15 años como profesor de la Universidad del Valle sede Cartago, aborda los temas que permiten la fundamentación para el diseño e implementación de las etapas involucradas en los sistemas de medición electrónica: describe todo lo relacionado con el campo de la metrología y la estadística; hace una introducción a los sistemas de medida, para luego abordar los diferentes sensores empleados a nivel industrial; posteriormente se presentan los sistemas electrónicos de acondicionamiento de señal a partir de circuitos puentes AC y DC, y, por último, se tratan los amplificadores de instrumentación.

Es de indicar que los aparatos de medición y control empleados en los procesos industriales suelen sensar o mensurar características físicas, tales como tensión, presión, fuerza, temperatura, flujo, nivel, velocidad, peso, humedad; o químicas, como pH y conductividad eléctrica, propias de ciertos procesos industriales, razón por la cual el estudio de las mediciones electrónicas juega un papel importante en la formación de los futuros profesionales de las carreras afines a la electrónica.

Cada capítulo incluye una gran variedad de ejercicios para clase, con los que el estudiante podrá mejorar las competencias relacionadas con el tema y se propone una serie de ejercicios con varios niveles de complejidad para aumentar la destreza y el desempeño.

BISAC
TEC008000 TECNOLOGÍA E INGENIERÍA > Electrónica > General
THEMA
TJF Ingeniería electrónica
DEWEY
537.5 Ciencias naturales y matemáticas > Física > Electriticy y electrónica > Electrónica

Edward Jhohan Marin Garcia

Docente asociado de la Universidad del Valle (sede Cartago) y líder del Grupo de Investigación en Innovación y Desarrollo en Electrónica Aplicada (GiiDEA). Vinculado a los programas de Tecnología en Electrónica Industrial e Ingeniería Electrónica de la sede Cartago y actualmente dirige el semillero de investigación GiiDEA. Tecnólogo e ingeniero electrónico de la Universidad del Quindío, con maestría en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Pereira. Ha sido docente destacado de la Universidad del Valle en varias ocasiones.

Ha escrito una variedad de textos académicos, su último trabajo es Sistemas de medición electrónica: Generalidades y algo más (2023), una herramienta fundamental para docentes y estudiantes en los procesos de enseñanza-aprendizaje.

eBook

Digital: descarga y online - EPUB

Catálogo Programa Editorial Univalle

Impreso

Catálogo Programa Editorial Univalle

CONTENIDO

Capítulo 1

PRINCIPIOS DE METROLOGÍA 13

1.1. Terminología general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.2. Sistema internacional de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

1.2.1 Unidades básicas o fundamentales  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.2.2 Unidades derivadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

1.2.3 Unidades suplementarias  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1.3. Análisis de datos experimentales  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.4. Análisis estadístico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.4.1. Valor promedio (media aritmética) (X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.4.2. Desviación absoluta o error absoluto de cada medida (d)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.4.3. Desviación estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.4.4. Distribución gaussiana y tamaño probable del error  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

1.4.5. Número óptimo de mediciones (Nop)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

1.5. Otros tipos de errores  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.6. Instrumentos de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

1.6.1. Instrumento de medida analógico   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

1.6.2. Instrumentos de medida digital  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

1.7. Conclusión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

1.8. Ejercicios propuestos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

1.9. Bibliografía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Capítulo 2

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE MEDIDA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.1. Características de los sistemas de medida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  54

2.2. Características estáticas de los sistemas de medida  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.3. Características dinámicas de los sistemas de medida  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.3.1. Sistemas de medida de orden cero  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.3.2. Sistema de medida de primer orden  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

2.3.3. Sistema de medida de segundo orden   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

2.4. Conclusión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

2.5. Ejercicios propuestos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

2.6. Bibliografía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Capítulo 3

SENSORES  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3.1. Etapa de sensado  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

3.2. Sensores primarios  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

3.2.1. Bimetales  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

3.2.2. Sensores de presión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3.2.3. Sensores de flujo y caudal  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3.2.4. Sensores de nivel  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.3. Sensores resistivos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

3.3.1. Potenciómetros  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

3.3.2. Galgas extensométricas   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

3.3.3. Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

3.3.4. Termistores  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

3.4. Sensores de reactancia variable  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

3.4.1. Sensores capacitivos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

3.4.2. Sensores inductivos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  125

3.5. Sensores electromagnéticos   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

3.5.1. Sensores basados en ley de faraday  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  131

3.5.2. Sensores basados en efecto Hall  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

3.6. Sensores generadores  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  133

3.6.1. Sensores termoeléctricos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

3.6.2. Sensores piezoeléctricos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

3.7. Conclusión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

3.8. Ejercicios propuestos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

3.9. Bibliografía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Capítulo 4

CIRCUITOS CON PUENTES EN DC Y AC  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

4.1. Puentes en dc  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

4.1.1. Puente Wheatstone (puente W)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  152

4.1.2. Sensibilidad   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

4.1.3. Circuito equivalente Thevenin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

4.1.4. Puente Kelvin (puente K)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

4.2. Puentes en ac  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

4.2.1. El puente Maxwell  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

4.2.2. El puente Hay  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  171

4.2.3. El puente Schering  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

4.3. Conclusión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

4.4. Ejercicios propuestos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

Bibliografía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Capítulo 5

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

5.1. Amplificadores  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  188

5.1.1. Amplificador Diferencial (AD)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

5.1.2. Amplificador como seguidor de voltaje  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

5.1.3. Amplificador sumador  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

5.1.4. Amplificador inversor  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  192

5.2. Amplificador de instrumentación (AI)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

5.2.1. Factor de Rechazo en Modo Común (CMRR)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

5.2.2. Amplificador Diferencial como AI  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

5.2.3. AI basado en dos Amplificadores Operacionales  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  196

5.2.4. AI basado en tres Amplificadores Operacionales  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

5.3. Conclusión  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

5.4. Ejercicio propuestos  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

5.5. Bibliografía  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206


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