UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA
Departamento de Electrónica
Instrumentación Electrónica
Auto-evaluación
La idea de esta auto-evaluación en que el estudiante puede responder las preguntas planteadas, de manera que llegue con cierta preparación tanto a las clases que va a recibir como a la evaluación de los temas del parcial I
Sección 1:
01.- ¿Que entiende usted por sistema de medición?
02.- ¿De un ejemplo de un sistema de medición?
03.- ¿Defina variable medida y variable controlada?
04.- ¿Qué componentes integran un sistema de medición?
05.- ¿Cuál es la diferencia entre señal analógica y señal digital?
06.- ¿Qué entiende usted por transductor?
07.- ¿Qué características relevantes posee la salida de un transductor?
08.- Según las características físicas, ¿como clasificaría los sensores?
09.- Según la magnitud a medir, ¿como clasificaría los sensores?
10.- ¿Qué entiende usted por acondicionador de señal?
11.- ¿Cuales son los principales componentes de un acondicionador ideal?
12.- ¿Qué entiende usted por sensibilidad de un sistema?
13.- Matemáticamente ¿Cómo interpreta la sensibilidad?
14.- ¿Qué entiende usted por exactitud y precisión?
15.- ¿Qué entiende usted por Rango?
16.- ¿Qué entiende usted por linealidad? ¿Qué entiende por curva de calibración de un sensor? ¿Cuál es su relación con la linealidad?
17.- ¿Qué entiende usted por histéresis?
18.- ¿Qué definiría usted como característica
dinámica de un sensor y/o sistema?
19.- Describa los parámetros característicos de
la función de transferencia de los sistemas de orden cero, uno y dos.
20.- Dibuje a mano alzada la respuesta en el tiempo y en frecuencia de los sistemas de orden cero, uno y dos.
21.- Enumere y defina los sensores industriales que usted conoce.
Sección 2
22.- Obtenga la expresión para
la sensibilidad del voltaje de salida en función de la variación de la
resistencia del sensor en un circuito divisor de voltaje. Determine el valor de
resistencia del sensor para el cual se obtiene la sensibilidad máxima (Revise
el documento Sensores resistivos la
sección Acondicionamiento simple: circuito potenciométrico).
22.- Obtenga la ecuación que
relaciona el voltaje de salida con el voltaje de entrada en un circuito de
potenciómetro en función del desplazamiento x
del cursor del potenciómetro, la
resistencia de carga y el voltaje de alimentación..
23.- Determine el circuito
equivalente Thévenin visto desde los terminales de salida del potenciómetro en
función del desplazamiento x del
cursor del potenciómetro la resistencia de carga y el voltaje de alimentación.
24.- Determine la expresión de
la sensibilidad para el circuito de potenciómetro. Cuál o cuáles parámetros del
circuito se pueden modificar para mejorar la sensibilidad.
25.- Señale algunas
aplicaciones del potenciómetro como elemento sensor.
26.- Obtenga la ecuación que
relaciona el voltaje de salida con el voltaje de entrada en un circuito puente
en función de las resistencias del puente y el voltaje de alimentación.
27.- Determine el circuito
equivalente de Thévenin visto desde los terminales de salida del puente en
función de las resistencias del puente y el voltaje de alimentación.
28.- Determine la condición
que deben cumplir las resistencias del puente para que el voltaje de salida
inicial sea nulo.
29.- Obtenga la expresión
general del voltaje de salida del circuito puente con cuatro sensores
resistivos en función de las variaciones de las resistencias de los sensores (∆R), desprecie los términos ∆R de orden 2 hacia arriba Asuma que las
resistencias de cada sensor resistivo sin deformación son iguales a R0.
(Revise el documento Sensores resistivos
la sección Acondicionamiento con puente de Wheastone).
30.- A partir de la expresión anterior determine
las expresiones para la sensibilidad del voltaje de salida del puente para los
casos de uno y dos sensores resistivos en función de la sensibilidad del sensor
con respecto a la variable medida. Asuma ∆R = S∆m, donde S es la sensibilidad del sensor y ∆m la
variación de la variable física. Discuta para el caso de dos sensores
resistivos, en cuales ramas deben conectarse los sensores para obtener que la
señal de voltaje sea proporcional a la variación de la señal medida (∆m).
31.- Indique las ventajas que presenta el circuito
puente con respecto al potenciómetro en la medición de señales físicas.
32.- A partir de la expresión general obtenida en 28 analice el circuito puente, tomando en cuenta las señales de influencia las cuales son señales diferentes a la señal a medir que pueden variar la resistencia del sensor, como puede ser la temperatura en los sensores resistivos y asumiendo una variación de la resistencia del sensor ∆R = SI∆I en donde SI es la sensibilidad del sensor a la señal de influencia y ∆I la variación de la señal de influencia. Obtenga la expresión del voltaje de salida en función de los parámetros del circuito, para un puente formado por cuatro sensores, dos de los cuales están activos, es decir varían tanto por la señal física a medir ∆m, como por la señal de influencia ∆I, y dos sensores de compensación o dummy idénticos a los activos pero que sólo son afectados por la señal de influencia ∆I. Discuta en que ramas deben colocarse los sensores activos y los sensores dummy para compensar la señal de influencia y obtener un voltaje de salida proporcional a ∆m.
33.- Utilizando la expresión deducida en 29 demuestre que la expresión del voltaje de salida para el circuito puente de la figura 1 es igual a:
R0 RL1 = RL2
R1 = R2 = R3 = R0 Vo si se toma en cuenta la ΔRT por efecto de la señal de influencia temperatura?
figura 1
34.- ¿Cuál será la expresión del voltaje de salida Vo del circuito puente de la figura 1 si en el brazo donde se encuentra R3 se emplea un sensor dummy de las mismas características que el sensor activo? ¿Qué conclusiones saca de esta configuración a la luz de lo que se señala en la sección 3.3 del libro SMPA.
Sección 3:
35.- ¿Qué es un termopar y enumere las características más resaltantes?
36.- Defina las leyes que rigen los termopares y sus uniones con diferentes materiales y temperatura
37.- Escriba la ecuación lineal y la no lineal que define un termopar.
38.- ¿Qué se entiende por compensación electrónica de temperatura en un termopar? ¿Qué se entiende por compensación de temperatura por software?
39.- En base a la definición de termopar explique la equivalencia mostrada en la figura 2.
Figura 2. Fuente: Sensores generadores. Universidad de Burgos
40.- ¿Cuál será la lectura de un voltímetro colocado en los terminales libres del termopar para la figura 1 mostrada arriba?
41. En base al concepto de termopar explique cuál será la lectura del voltímetro en el circuito de la figura 3.
Figura 3. Fuente: Sensores generadores. Universidad de Burgos
42.- Explique en que consiste la ley de los metales intermedios. Explique mediante ella la equivalencia entre las figuras 4 y 5.
Figura 4 Figura 5
Fuente: Sensores generadores. Universidad de Burgos
43.- Describa los distintos tipos de termocuplas con sus características más importantes.
44.- Explique las ventajas y desventajas de las termocuplas como sensores de temperatura.
45.- Señale algunas aplicaciones de las termocuplas en la industria.
46.- Defina termopozo.
47.- ¿Qué es una RTD?
48.- Describa la ecuación y características de una RTD.
49.- Determine la expresión del voltaje de salida para los circuitos de las figuras 6, 7 y 8.
50.- ¿Cuál de los circuitos de las figuras 1, 2 y 3 será mejor para medir la temperatura con RTD? Razone su respuesta.
Figura 6 Figura 7
Figura 8
Fuente: National Instruments: RTDs
50.- Defina termistor, identifique su ecuación y sus ventajas y desventajas como sensor de temperatura.
51.- Explique un método para linealizar la curva de calibración de voltaje vs temperatura en un termistor.
52.- ¿Qué entiende usted por galga extensiométrica?
53.- Defina características resaltantes y aplicaciones de las galgas extensiométricas.
54.- Deduzca las expresiones del voltaje de salida para cada una de las configuraciones de puente con galgas mostradas en la nota 02 sobre sensores.
55.- Deduzca las expresiones voltaje de salida para los circuitos de 1/4, 1/2 y puente completo con galgas extensiométricas, en configuración celda de carga cantilever (4 resistencias activas en oposición).
56.- ¿Qué se entiende por sensibilidad de una celda de carga?
57.- Defina sensores capacitivos y principio físico de funcionamiento.
58.- Defina sensores inductivos y principio físico que lo caracteriza.
59.- ¿Cuáles son los elementos que intervienen en el acondicionamiento de señal de circuitos de sensores de corriente alterna modulados en amplitud y en frecuencia?
60.- ¿Qué entiende por sensores magnéticos y defina características de los mismos?
61.- ¿Qué es un codificador digital?
62.- ¿Cuáles son los tipos de codificadores digitales que se fabrican y cuáles son sus principios de funcionamiento?
63.- ¿Cuáles son los elementos que intervienen en el acondicionamiento de señal de circuitos de sensores digitales?
Sección 4:
34.- ¿Que entiende usted por acondicionadores de señales?
35.- ¿Cuáles modelos de acondicionadores de señales básicos se pueden tener según el tipo de señal del sensor?
36.- ¿Qué es un puente de Wheatstone?
37.- ¿Qué otro tipo de puentes acondicionares conoce?, nombre y de especificaciones.
38.- ¿Qué es un amplificador operacional y cuáles son sus características ideales y reales?
39.- ¿Cuáles son los objetivos de la amplificación en un circuito de acondicionamiento de señal?
40.- ¿Cuál es el modelo circuital ideal de un amplificador operacional?
41.-¿Qué se entiende por producto ganancia ancho de banda en un amplificador operacional?
42.- ¿Qué se entiende por ancho de banda de ganancia unidad?
43.- Deduzca las expresiones de ganancia, impedancia de entrada, impedancia de salida para los amplificadores realimentados: inversor, no inversor, diferencial, seguidor de voltaje, de instrumentación.
44.- ¿Qué se entiende por tasa de cambio (slew rate) de un amplificador operacional?
45.- ¿Qué se entiende por tiempo de establecimiento de una amplificador operacional?
46.- ¿Qué se entiende por tensión de desviación inicial (offset) de un amplificador? ¿Cuál es su expresión para los amplificadores inversor, no inversor y diferencial?
47.- Indique un circuito para medir la tensión offset de un amplificador.
48.- ¿Que es ganancia diferencial y ganancia en modo común de un amplificador diferencial o de un amplificador de instrumentación?
49.- ¿Qué es relación de rechazo de modo común de un amplificador diferencial o de un amplificador de instrumentación?
50.- ¿Qué son las corrientes de polarización de entrada del amplificador operacional?
39.- ¿Qué son amplificadores de aislamiento y de instrumentación?
40.- ¿Qué entiende usted por filtro?
41.- Defina y clasifique filtros: pasivos, activos y digitales.
42.- ¿Que entiende usted por Aliasing?
El numero de preguntas se irá incrementando a medida que se progrese en la asignatura. Por lo cual es importante que permanezca revisando esta pagina y se mantenga al día con la respuesta de las mismas.
También es importante que examine los ejercicios y desarrolle las asignaciones dejada en clase por el profesor, de manera de obtener un buen resultado al finalizar la asignatura.