martes, 20 de marzo de 2012
transductores
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funcionamiento
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aplicaciones
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sensores
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tipos
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la transducción o transformación de energía, se hace en dos
fases. el modelo teórico de un transductor electroacústico, se basa en un
transductor electromecánico y un transductor mecánico-acústico. esto
significa, que se estudia por un lado la transformación de la energía
eléctrica en mecánica, ya que se genera un movimiento, y por otro lado se
estudia la transformación de la energía mecánica en acústica, ya que el
movimiento genera energía acústica.
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§
un micrófono es un transductor
electroacústico que convierte la energía acústica (vibraciones
sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones
de voltaje).
§
un altavoz también es un transductor
electroacústico, pero sigue el camino contrario. un altavoz
transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras.
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sensores de audio
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transductor electroacustico
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un transductor electromagnético es
un transductor que transforma electricidad en energía magnética o
viceversa. por ejemplo, unelectroimán es un dispositivo
que convierte la electricidad en magnetismo o viceversa (flujo magnético en electricidad).
a
veces este término es empleado erróneamente como sensor electromagnético, como
los sensores de distancia de los taxímetros.
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circuitos magneticos
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sensores de campos magnéticos:
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transductor electromagnético
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estas variaciones resultantes (ya sean eléctricas o magnéticas,
dependiendo de la naturaleza del transductor), proporcionan (mediante un
nuevo proceso de transducción) energía mecánica necesaria como para hacer girar un motor
eléctrico o producir el movimiento de la aguja encargada de trazar el surco
sobre el disco o cilindro durante el proceso de grabación mecánica analógica.
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controladores de pocision
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sensores de movimiento
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transductor electromecanico
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el transductor fotoeléctrico es un tipo de transductor que transforma luz en energía eléctrica o viceversa, por
ejemplo es una cámara
fotográfica digital. estas vibraciones
resultantes (ya sean eléctricas o lumínicas, dependiendo de la naturaleza del
transductor), son importantes en los sistemas
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movimientos de optica y
automatizaciones
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transductores ópticos
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transductor fotoeléctrico
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REPORTE de PRÁCTICA
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Carrera:
Ingeniería industrial
Materia:
PRINCIPIOS DE MECATRONICA
Semestre:
8°
Profesor::
M.C. ARMANDO SANCHEZ CUEVAS
Alumno(s):
JUAN
HÉCTOR ROMERO VALENCIA
ABRHAM
FLORES ROSAS
VICENTE SOLIS
JAVIER
MACHORRO
MOISÉS
RODRÍGUEZ
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Fecha: 9 DE MARZO DE 2012
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Practica
Nº: 1
Nombre de
la práctica : circuitos eléctricos
Tiempo de
duración: 2 HORAS
Lugar de
realización: Laboratorio(X), Aula(
), Visita Ind.( ), Otros ()
Calificación
(o Firma de aprobación): __________________
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OBJETIVO :
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Desarrollar
un circuito eléctrico para observar la relación que hay entre corriente y
voltaje.
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MATERIAL A UTILIZAR:
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Computadora,
protoboar, potenciómetro, cable utp, fuente de energía, un motor, libreta,
lápiz, software minitab, celular con cámara.
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PROCEDIMIENTO:
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Relizar el
bosquejo del circuito
Armar el
circuito con los materiales que se solicitaron
Medir
corriente con el multímetro
Medir
voltaje y corriente del circuito.
Tomar
evidencias
Anotar los
resultados que el sistema nos arrojo
Realizar la
grafica de relación corriente voltaje con los datos que obtuvimos
anteriormente.
Realizar el
reporte de la práctica.
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OBSERVACIONES:
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Fue difícil trabajar con el material
ya que es pequeño.
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CONCLUSIONES
Es muy gratificante observar que los conocimientos adquiridos en la
clase se aplican de forma constante en la vida.
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BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA:
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Macatrónica-
Bolton
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lunes, 5 de marzo de 2012
Sistema Analógico y Sistema Digital
Los circuitos electrónicos se pueden dividir en dos amplias
categorías: digitales y analógicos. La electrónica digital utiliza magnitudes con valoresdiscretos, mientras que la electrónica analógica
emplea magnitudes con valores continuos.
Un sistema digital es
cualquier dispositivo destinado a la generación, transmisión, procesamiento
o almacenamiento de señales digitales. También unsistema digital es
una combinación de dispositivos diseñado para manipular cantidades físicas
o información que estén representadas en forma digital; es
decir, que sólo puedan tomar valores discretos.
La mayoría de las veces estos
dispositivos son electrónicos, pero también pueden ser mecánicos, magnéticos o
neumáticos.
Para el análisis y la síntesis de sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta
el álgebra de Boole.
Los sistemas digitales pueden ser de
dos tipos:
·
·
Sistemas digitales combinacionales: Son aquellos en los que la salida del sistema sólo
depende de la entrada presente. Por lo tanto, no necesita módulos de memoria, ya que la salida no depende
de entradas previas.
·
·
Sistemas digitales secuenciales: La salida depende de la entrada actual y de las
entradas anteriores. Esta clase de sistemas necesitan elementos
de memoria que recojan la información de la 'historia pasada'
del sistema.
Para la implementación de los
circuitos digitales, se utilizan puertas lógicas (AND, OR y NOT) y transistores. Estas puertas siguen el comportamientode algunas funciones booleanas.
Se dice que un sistema es analógico cuando
las magnitudes de la señal se representan mediante variables continuas, esto es análogas a
las magnitudes que dan lugar a la generación de esta señal. Un sistema
analógico contiene dispositivos que manipulan cantidades físicas
representadas en forma analógica. En un sistema de este tipo, las cantidades
varían sobre un intervalo continuo de valores.
Así, una magnitud analógica es
aquella que toma valores continuos. Una magnitud digital es aquella que toma un
conjunto de valores discretos.
La mayoría de las cosas que se
pueden medir cuantitativamente aparecen en la naturaleza en forma analógica. Un ejemplo de ello es
la temperatura: a lo largo de un día la temperatura no varía entre,
por ejemplo, 20 ºC o 25 ºC de forma instantánea, sino que alcanza todos los
infinitos valores que entre ese intervalo. Otros ejemplos de magnitudes
analógicas son el tiempo, la presión, la distancia, el sonido.
Una señal analógica es un voltaje o
corriente que varía suave y continuamente. Una onda senoidal es una señal
analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del video son señales analógicas que varían de acuerdo con
el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la información que se está
transmitiendo.
Las señales digitales, en contraste
con las señales analógicas, no varían en forma continua, sino que cambian en
pasos o en incrementos discretos. La mayoría de las señales digitales utilizan
códigos binarios o de dos estados.
La revolución electrónica ha estado vigente bastante tiempo; la revolución del
"estado sólido" comenzó con dispositivos analógicos y aplicaciones
como los transistores y los radios transistorizados. Cabe preguntarse ¿por qué
ha surgido ahora una revolución digital?
De hecho, existen muchas razones
para dar preferencia a los circuitos digitales sobre los circuitos analógicos:
Reproducibilidad de resultados. Dado el mismo conjunto de entradas (tanto
en valor como en serie de tiempo), cualquier circuito digital
que hubiera sido diseñado en la forma adecuada, siempre producirá exactamente
los mismos resultados. Las salidas de un circuito analógico varían
con la temperatura, el voltaje de la fuente de alimentación, la
antigüedad de los componentes y otros factores.
Facilidad de diseño. El diseño digital, a menudo denominado "diseño
lógico", es lógico. No se necesitan habilidades matemáticas especiales, y el comportamiento de los pequeños
circuitos lógicos puede visualizarse mentalmente sin tener
alguna idea especial acerca del funcionamiento decapacitores, transistores u otros dispositivos que requieren
del cálculo para modelarse.
Flexibilidad y funcionalidad. Una vez que un problema se ha reducido a su
forma digital, podrá resolverse utilizando un conjunto de pasos lógicos en el
espacio y el tiempo.
Por ejemplo, se puede diseñar un
circuito digital que mezcle o codifique su voz grabada de manera que sea
absolutamente indescifrable para cualquiera que no tenga su "clave"
(contraseña), pero ésta podrá ser escuchada virtualmente sin distorsión por
cualquier persona que posea la clave. Intente hacer lo mismo con
un circuito analógico.
Programabilidad. Usted probablemente ya esté
familiarizado con las computadoras digitales y la facilidad con la que se puede
diseñar, escribir y depurar programas para las mismas. Pues bien, ¿adivine qué? Una
gran parte del diseño digital se lleva a cabo en la actualidad al escribir
programas, también, en los lenguajes de descripción de lenguaje de descripción de Hardware (HDLs, por sus siglas en inglés),
Estos lenguajes le permiten
especificar o modelar tanto la estructura como la función de un circuito digital. Además de incluir un
compilador, un HDL típico también tiene programas de simulación y síntesis. Estas herramientas de programación (software) se
utilizan para verificar el comportamiento del modelo de hardware antes que sea construido, para
posteriormente realizar la síntesis del modelo en un circuito, aplicando
una tecnología de componente en particular.
Velocidad. Los dispositivos digitales de la actualidad son
muy veloces. Los transistores individuales en los circuitos integrados más
rápidos pueden conmutarse en menos de 10 picosegundos, un dispositivo completo
y complejo construido a partir de estos transistores puede examinar sus
entradas y producir una salida en menos de 2 nanosegundos. Esto significa que
un dispositivo de esta naturaleza puede producir 500 millones o más resultados
por segundo.
Economía. Los circuitos digitales pueden
proporcionar mucha funcionalidad en un espacio pequeño. Los circuitos que se
emplean de manera repetitiva pueden "integrarse" en un solo
"chip" y fabricarse en masa a un costo muy bajo, haciendo posible la fabricación
de productos desechables como son las calculadoras, relojes
digitales y tarjetas musicales de felicitación. (Usted podría
preguntarse, "¿acaso tales cosas son algo bueno?" ¡No importa!)
Avance tecnológico constante. Cuando se diseña un sistema
digital, casi siempre se sabe que habrá una tecnología más rápida, más
económica o en todo caso, una tecnología superior para el mismo caso poco
tiempo.
Los diseñadores inteligentes pueden
adaptar estos avances futuros durante el diseño inicial de un sistema, para
anticiparse a la obsolescencia del sistema y para ofrecer un valor agregado a
los consumidores. Por ejemplo, las computadoras portátiles a menudo tienen
ranuras de expansión para adaptar procesadores más rápidos o memorias más grandes que las que se encuentran
disponibles en el momento de su presentación en el mercado.
Existen muchas razones por las que
el procesado digital de una señal analógica puede ser preferible al procesado
de la señal directamente en el dominioanalógico. Primero, un sistema digital programable
permite flexibilidad a la hora de reconfigurar las operaciones de procesado digital de señales sin más que
cambiar el programa. La reconfiguración de un sistema analógico implica
habitualmente el rediseño del hardware, seguido de la comprobación y
verificación para ver que opera correctamente.
También desempeña un papel
importante al elegir el formato del procesador de señales la consideración de la precisión. Las
tolerancias en los componentes de los circuitos analógicos hacen que para el
diseñador del sistema sea extremadamente difícil controlar la precisión de un
sistema de procesado analógico de señales.
En cambio, un sistema digital permite un mejor control de los requisitos de precisión. Tales
requisitos, a su vez, resultan en la especificación de requisitos en la
precisión del conversor A/D y del procesador digital de señales, en términos de
longitud de palabra, aritmética de coma flotante frente a coma fija y factores
similares.
Las señales digitales se almacenan
fácilmente en soporte magnético (cinta o disco) sin deterioro o pérdida en la
fidelidad de la señal, aparte de la introducida en la conversión A/D. Como
consecuencia, las señales se hacen transportables y pueden procesarse en tiempo
no real en un laboratorioremoto.
El método de procesado digital de señales también
posibilita la implementación de algoritmos de procesado de señal más sofisticados.
Generalmente es muy difícil realizar operaciones matemáticas precisas sobre
señales en formato analógico, pero esas mismas operaciones pueden efectuarse de
modo rutinario sobre un ordenador digital utilizando software.
En algunos casos, la implementación
digital del sistema de procesado de señales es más barato que su equivalente
analógica. El menor coste se debe a que el hardware digital es más barato o,
quizás, es resultado de la flexibilidad ante modificaciones que permite la
implementación digital.
Como consecuencia de estas ventajas,
el procesado digital de señales se ha aplicado a sistemas prácticos que cubren
un amplio rango de disciplinas.
Citamos, por ejemplo, la aplicación
de técnicas de procesado digital de señales al procesado de
voz y transmisión de señales en canales telefónicos, en procesado y transmisión
de imágenes, en sismología y geofísica, en prospección
petrolífera, en la detección de explosiones nucleares, en el procesado de
señales recibidas del espacio exterior, y en una enorme variedad de
aplicaciones.
Sin embargo, como ya se ha
indicado, la implementación digital tiene sus limitaciones. Una
limitación práctica es la velocidad de operación de los conversores A/D y de los
procesadores digitales de señales. Veremos que las señales con anchos de banda
extremadamente grandes precisan conversores A/D con una velocidad de muestreo alta y procesadores digitales de señales
rápidos. Así, existen señales analógicas con grandes anchos de banda para las
que la solución mediante procesado digital de señales se encuentra más allá
del" estado del arte" del hardware digital.
Fotografías. La mayoría de las cámaras todavía hacen uso de
películas que tienen un recubrimiento de haluros de plata para grabar imágenes.
Sin embargo, el incremento en la densidad de los microcircuitos o "chips" de
memoria digital ha permitido el desarrollo de cámaras digitales que graban una imagen como una matriz de 640 x 480, o incluso arreglos más extensos de
pixeles donde cada pixel almacena las intensidades de sus componentes de color rojo, verde y azul de 8 bits cada uno.
Esta gran cantidad de datos, alrededor de siete millones de bits en este ejemplo
puede ser procesada y comprimida en un formato denominado JPEG y reducirse a un
tamaño tan pequeño como el equivalente al 5% del tamaño original de
almacenamiento dependiendo de la cantidad de detalle de la imagen. De este modo
las cámaras digitales dependen tanto del almacenamiento como del procesamiento
digital.
Grabaciones de video. Un disco versátil digital de
múltiples usos (DVD por las siglas de digital versatile
disc) almacena video en un formato digital altamente comprimido
denominado MPEG-2. Este estándar codifica una pequeña fracción de los
cuadros individuales de video en un formato comprimido semejante al JPEG y
codifica cada uno de los otros cuadros como la diferencia entre éste y el
anterior.
La capacidad de un DVD de una sola
capa y un solo lado es de aproximadamente 35 mil millones de bits suficiente
para grabar casi 2 horas de video de alta calidad y un disco de doble capa y doble lado tiene
cuatro veces esta capacidad.
Grabaciones de audio. Alguna vez se fabricaron
exclusivamente mediante la impresión de formas de onda analógicas sobre cinta
magnética o un acetato (LP), las grabaciones de audio utilizan en la actualidad
de manera ordinaria discos compactos digitales (CD. Compact Discs). Un CD almacena lamúsica como una serie de números de 16 bits que
corresponden a muestras de la forma de onda analógica original se realiza
una muestra por canal estereofónico cada 22.7 microsegundos.
Una grabación en CD a toda su capacidad (73 minutos) contiene hasta seis mil
millones de bits de información.
Carburadores de automóviles. Alguna vez controlados
estrictamente por conexiones mecánicas (incluyendo dispositivos mecánicos
"analógicos" inteligentes que monitorean la temperatura, presión.
etc.), en la actualidad los motores de los automóviles están controlados por microprocesadoresintegrados.
Diversos sensores electrónicos y electromecánicos convierten las
condiciones de la máquina en números que el microprocesador puede examinar para determinar cómo controlar el
flujo de gasolina y oxígeno hacia el motor. La salida del microprocesador es una serie de
números variante en el tiempo que activa a transductores electromecánicos que a
su vez controlan la máquina.
El sistema telefónico. Comenzó hace un siglo con
micrófonos y receptores analógicos que se conectaban en los extremos de un par
de alambres decobre (o, ¿era una cuerda?). Incluso en la actualidad
en la mayor parte de los hogares todavía se emplean teléfonos analógicos los
cuales transmiten señales analógicas hacia la oficina central (CO) de la compañía telefónica. No
obstante en la mayoría de las oficinas centrales estas señales analógicas se
convierten a un formato digital antes que sean enviadas a sus destinos, ya sea
que se encuentren en la misma oficina central o en cualquier punto del planeta.
Durante muchos años los sistemas
telefónicos de conmutación privados (PBX. private branch exchanges) que se
utilizan en los negocios han transportado el formato digital todo el
camino hacia los escritorios. En la actualidad muchos negocios, oficinas
centrales y los proveedorestradicionales de servicios telefónicos están cambiando a sistemas
integrados que combinan la voz digital con el tráfico digital de datos sobre
una solared de Protocolo de Internet IP (por las siglas en inglés de Protocolo de
Internet).
Semáforos. Para controlar los semáforos
se utilizaban temporizadores electromecánicos que habilitaban la luz verde para
cada una de las direcciones de circulación durante un intervalo predeterminado
de tiempo. Posteriormente se utilizaron relevadores en módulos controladores
que podían activar los semáforos de acuerdo con el patrón del tráfico detectado
mediante sensores que se incrustan en el pavimento. Los controladores de hoy en
día hacen uso de microprocesadores y pueden controlar los semáforos de modo que
maximicen el flujo vehicular, o como sucede en algunas ciudades de California,
sean un motivo de frustración para los automovilistas en un sinnúmero de
creativas maneras.
Efectos cinematográficos. Los efectos especiales creados exclusivamente
para ser utilizados con modelos miniaturizados de arcilla, escenas deacción, trucos de fotografía y numerosos traslapes de película cuadro por
cuadro.
En la actualidad naves espaciales,
insectos, otras escenas mundanas e incluso bebés (en la producción animada de Pixar, Tin Toy) se
sintetizan por completo haciendo uso de computadoras digitales. ¿Podrán algún
día ya no ser necesarios ni los dobles cinematográficos femeninos o masculinos?
Un ejemplo de sistema electrónico
analógico es el altavoz, que se emplea para amplificar el sonido de forma que
éste sea oído por una gran audiencia. Las ondas de sonido que son analógicas en su origen, son
capturadas por un micrófono y convertidas en una pequeña variación analógica de
tensión denominada señal de audio. Esta tensión varía de manera continua a
medida que cambia el volumen y la frecuencia del sonido y se aplica a la
entrada de un amplificador lineal.
La salida del amplificador, que es
la tensión de entrada amplificada, se introduce en el altavoz. Éste convierte,
de nuevo, la señal de audio amplificada en ondas sonoras con un volumen mucho
mayor que el sonido original captado por el micrófono.
Existen sistemas que utilizan
métodos digitales y analógicos, uno de ellos es el reproductor de disco
compacto (CD). La música en forma digital se almacena en el CD. Un sistema
óptico de diodos láser lee los datos digitales del disco cuando éste
gira y los transfiere al convertidor digital-analógico (DAC, digital-to-analog
converter). El DAC transforma los datos digitales en una señal analógica que es
la reproducción eléctrica de la música original. Esta señal se amplifica
y se envía al altavoz. Cuando la música se grabó en el CD se utilizó un proceso que, esencialmente, era el inverso al descrito,
y que utiliza un convertidor analógico digital (ADC, analog-to-digital
converter).
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