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• Jose Luis Sovero Astoaman

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Sensores Transductores y Actuadores Laboratorio N°11 “Sensores infrarrojos” Integrantes: 1. Cuentas Simeón, Williams 2. Pérez Adauto, David 3. Sovero Astoamán , José Luis Ciclo: III Sección: C16-C Profesor: Ávila Córdova, Edwin Fecha de realización: 25/05/18 Fecha de presentación: 31/05/18 2018 – I

1. Objetivos ● Utilizar el sensor infrarrojo para el análisis de su comportamiento ● Realizar mediciones de la respuesta del sensor infrarrojo para su calibración respectiva. ● Estimar el modelo matemático del comportamiento del sensor usando el software LabVIEW.

2. Introducción En este laboratorio vamos hablar de los sensores infrarrojos su funcionalidad, características y aplicaciones, ya que es muy importante saber sobre estos sensores, porque donde se aplica este tipo de sensor son en las industrias, para distintas tareas que pueda realizar el sensor infrarrojo.

3. Fundamento Teórico 3.1

Sensor de infrarrojos

El sensor de infrarrojos es un sensor de medición de distancia, que se basa en un sistema de emisión/recepción de radiación lumínica en el espectro de los infrarrojos (menor que las ondas de radio y mayor que la luz). Una de las técnicas más habituales para la medición de la distancia es mediante la triangulación del haz de luz colimada, si bien también se puede "estimar" la distancia de un objeto a partir de la cantidad de energía recibida tras rebotar la luz sobre un objeto. En este tutorial trabajaremos los sensores de distancia Sharp, veremos las características, conexiones y aplicaciones prácticas de estos sensores, analizaremos las diferencias entre los sensores GP2Y0A21, GP2Y0A02, GP2Y0A710 entre otros. Veremos ejemplos básicos para poder leer los sensores y realizaremos la calibración para tener una lectura en cm. Un sensor SHARP es un sensor óptico capaz de medir la distancia entre él y un objeto, para esto el sensor con la ayuda de un emisor infrarrojo y un receptor miden la distancia usando triangulación. El método de triangulación consiste en medir uno de los ángulos que forma el triángulo emisor-objeto-receptor, el Receptor es un PSD (Position Sensitive Detector) que detecta el punto de incidencia el cual depende del ángulo y a su vez de la distancia del objeto.

La geometría del sensor y de su óptica es el que limita el rango del sensor. El término SHARP (Agudo) es porque tiene un rango de visión muy reducido, esto porque la luz que emite es puntual, lo que permite usar el sensor para escanear o mapear áreas, pero teniendo en cuenta que objetos pequeños serán difíciles de detectar. También podemos usar varios sensores SAHRP para ampliar el rango de visión estos se pueden poner en diferente dirección e incluso en la misma dirección siempre y cuando las líneas de visión no queden muy cercanas. Una ventaja adicional es que no son sensibles a la luz ambiental o el Sol, enemigo de los sensores infrarrojos, un SHARP usa una luz infrarroja intermitente con una frecuencia determinada, que en el receptor es filtrada y elimina cualquier otra fuente de luz diferente a la frecuencia emitida. Existen varios fabricantes y modelos de sensores SHARP, para escoger un sensor SHARP hay que tener en cuenta el rango.

Fuente: https://naylampmechatronics.com/blog/55_tutorial-sensor-de-distancia-sharp.html

Notar que para distancias pequeñas, la lectura del sensor podría confundirse con una distancia grande. Es por esto que es recomendable asegurarnos que el objeto no se acerque demasiado al sensor con el fin de evitar una lectura incorrecta. Una buena opción es ubicar el sensor cm atrás del filo o de la posición que inicialmente queremos medir (ver imagen).

INFRARROJO Fondo Los sensores de infrarrojos (IR) son ampliamente utilizados en robots, sistemas automotrices y otras aplicaciones que requieren una medición de posición

precisa, de rango medio y sin contacto. Un sensor IR se compone típicamente de un diodo infrarrojo lente (IRED), un detector de detección de posición (PSD) y un circuito de procesamiento de señal. Emite un voltaje que se correlaciona con la distancia del objetivo remoto.

Figura 7.1: Sensor IR en el entrenador de sensores mecatrónicos QNET

Este popular sensor fabricado por Sharp produce una salida analógica que varía de 2.5V a 20cm a 0.4V a 150cm. La fórmula para traducir SensorValue a Distancia (la fórmula sólo es válida para un SensorValue entre 80 y 490) es: Distancia (cm) = 9462 / (SensorValue - 16.92) Características del producto Mide distancias de 20 cm a 150 cm Sensor de proximidad infrarrojo Salida analógica inversamente proporcional a la distancia El sensor es ratiométrico Recursos Ficha de datos Especificaciones del sensor

Característica

Valor

Voltaje de suministro operativo

4.5V a 5.5V

Distancia mínima de medición

10cm

Distancia máxima de medición

80cm

33mA

Corriente de suministro promedio

Tiempo de respuesta

38 ± 10ms

Otros sensores relacionados También investigamos otros dos sensores de distancia Sharp para distancias de distancia más cortas. Sharp Sensor de distancia GP2D120XJ00F (4-30cm) Sharp Distance Sensor GP2Y0A21YK0F (10-80cm)

4. Desarrollo del laboratorio Equipos y Materiales

01 Fuente de alimentación para el módulo 01 Módulo Elvis II 01 Módulo de sensores Mecatrónicos 01 PC con software de simulación Pruebas Realizadas en Laboratorio Esta prueba se desarrolló de forma que tuvimos que realizar 6 pruebas al sensor con las mismas condiciones iniciales, para luego calibrar con los valores obtenidos y nos dé una respuesta óptima. Resultados obtenidos en la prueba 1 Medidas(cm)

voltios(V)

20

2.38

30

1.93

40

1.49

50

1.15

60

0.95

70

0.81

80

0.72

Resultados obtenidos en la prueba 2

Medidas(cm)

Voltaje (V)

20

2.35

30

1.82

40

1.45

50

1.16

60

0.97

70

0.82

80

0.78

Resultados obtenidos en la prueba 3 Medidas(cm)

Voltaje (V)

20

2.37

30

1.86

40

1.47

50

1.16

60

0.97

70

0.81

80

0.72

Resultados obtenidos en la prueba 4 Medidas(cm) 20 30 40 50 60 70 80

Voltaje (V) 2.36 1.88 1.47 1.16 0.97 0.81 0.72

Resultados obtenidos en la prueba 5

Medidas(cm) 20 30 40 50 60 70 80

Voltaje ( V) 2.35 1.9 1.47 1.16 0.98 0.83 0.73

Resultados obtenidos en la prueba 6

Medidas(cm) 20 30 40 50 60 70 80

Voltaje(V) 2.36 1.91 1.5 1.2 0.99 0.83 0.74

Promedio Medidas(cm)

Promedio(voltaje)

20

2.36

30

1.88

40

1.48

50

1.17

60

0.97

70

0.82

80

0.74

Valores que obtenemos, luego de promediar e introducir en el recolector de datos

5. Aplicaciones Los sensores infrarrojos están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.

Domésticas Para aplicaciones domésticas, los sensores infrarrojos se utilizan en electrodomésticos de línea blanca tales como hornos microondas, por ejemplo, para permitir la medición de la distribución de la temperatura en el interior. Estos dispositivos se usan también en el control climático de la casa para detectar oscilaciones de la temperatura en un local. Este planteamiento permite que el sistema de climatización reaccione antes que la temperatura del local varíe. Los sensores infrarrojos también se pueden utilizar como sensores de gas.

Ciencias médicas y biológicas Una tendencia en el diagnóstico médico es desarrollar nuevos métodos de diagnóstico no invasores. Los sensores infrarrojos ofrecen una solución para ciertos procedimientos de reconocimiento, por ejemplo, los de mama y de músculos.

Otra aplicación médica para los sensores infrarrojos es la medición instantánea de la temperatura del cuerpo, es decir, como un termómetro remoto.

Cámaras de Vigilancia o seguridad Cámara de seguridad infrarroja

Los LEDs infrarrojos son utilizados en cámaras de seguridad para facilitar la visión nocturna.

Seguridad aérea y territorial Los sensores infrarrojos están siendo utilizados por las fuerzas armadas. Los sistemas infrarrojos de monitorización del campo, tanto fijos como portátiles, sustituyen cada vez más a los sistemas refrigerados por su reducido consumo de energía.

Periféricos de TI y productos de consumo Una de las aplicaciones futuras es la integración de un termostato para las mediciones de la temperatura de los cuerpos y objetos integrados en los teléfonos móviles

Los sensores infrarrojos se aplican en las industrias, para que puedan realizar distintas tareas o funciones dentro de la industria. A continuación le presentaremos algunas de sus aplicaciones de los sensores infrarrojos. Conclusiones -

En conclusión el sensor infrarrojo es un sensor de movimiento, que sirve para detectar movimientos de diferentes objetos en tiempo real, además son muy reconocidos y utilizados dentro de la seguridad eectrónica

Bibliografía