bue.... parece que no es muy interesante éste proyecto....
acá algunos adelantos y el proyecto definitivo...
Descripción del ProyectoEn el siguiente Diagrama en bloques, se muestra el conjunto de etapas q componen el instrumento de medida.-
Primera Etapa (Transductor de Desplazamiento)
El elemento de sensado originariamente fue un Transformador Diferencial de Variación Lineal (LVDT; Linear Variable Differential Transformer) es un dispositivo electromagnético que produce una tensión proporcional al desplazamiento de un núcleo móvil. Es uno de los dispositivos más empleados en la medida de desplazamientos ya que presenta buenas características de linealidad y sensibilidad.
Los transductores de desplazamiento lineal son utilizados como componentes secundarios en sistemas de medición. Un cambio en una magnitud física como la presión, fuerza, aceleración o la temperatura se traduce en un cambio de tensión. El transformador diferencial lineal, es el más conocido de los transductores de desplazamiento inductivos de reluctancia variable,
Esta familia de transductores convierte el desplazamiento en un cambio de tensión alterna, gracias a la alteración de las líneas de campo magnético entre varios bobinados. El caso más general consta de un bobinado primario, dos bobinados secundarios, y un núcleo magnético móvil. Una corriente alterna denominada señal portadora, se aplica en el bobinado primario. Dicha corriente alterna produce un campo magnético variable alrededor del núcleo. Este campo magnético induce un voltaje alterno en los bobinados secundarios que están en la proximidad del núcleo. Como en cualquier transformador, el voltaje de la señal inducida en los bobinados secundarios es una relación lineal del número de espiras.
Para implementar este sistema es necesario una alimentación asimétrica, lo que nos lleva a un diseño complejo de alimentación partiendo de fuente continua, para eximir esta situación optamos por modificar el sistema de sensado, decidimos utilizar otro mecanismo transductor, el mismo consiste en un arrollamiento único con núcleo móvil de ferrite (Nº48 de Siemens), la geometría de la bobina monocapa, fue diseñada en base a lo requerimientos estipulados por el proyecto, longitud de 117mm y un diámetro de 11mm, para lograr una rigidez mecánica, efectuamos un empaquetamiento de resina epoxi bicomponente industrial, logrando de esta manera un transductor sólido y robusto para una confiable manipulación (ver posts anteriores...)
Medición del Transductor:Según las mediciones efectuadas en el laboratorio obtuvimos:
Sin Núcleo:Inductancia Mínima, XLmin =0.496 [µHy]
Un factor de calidad Q = 10.91
Componente real R= 28.7 [Ώ]
Con Núcleo:Inductancia Máxima, XLmax= 16.3 [mHy]
Un factor de calidad Q = 223
Componente real R= 28.7 [Ώ]
Nota: Ambas mediciones se llevaron a cabo bajo una frecuencia de operación de 100Khz.-En base a los valores obtenidos, montamos un oscilador construido mediante un comparador operacional de voltaje LM311.
Segunda Etapa (Oscilador y Acondicionador de Nivel)Esta etapa esta basada en un circuito resonante LC, con C constante circuital y L variable (núcleo móvil), el mismo se muestra a continuación:
La salida del comparador de voltaje LM311 (pin 7) nos ofrece una onda cuadrada acondicionada a los niveles TTL normalizados (0-5V), la misma responde a la frecuencia resonante del circuito tanque LC (L2-C4 ver diagrama anterior).
La señal cuadrada nos ofrece como dato útil su período, esta variable nos permitirá a futuro calcular la frecuencia y el espesor del material en cuestión.
El método para el calculo de frecuencia, es mediante la obtención del periodo de la señal en cuestión, para ello implementamos el uso del contador de propósito general, timer1 (16bits), el mismo fue configurado para incrementar una cuenta (bit) por cada flanco positivo ingresado por el pin de interrupción externa RC0/T1, el registro se incrementa por cada ciclo de instrucción (prescaler 1:1) hasta el próximo flanco ascendente, en esta situación el timer1 se habrá incrementado al valor en bits correspondiente al periodo de la señal bajo análisis.
El tiempo transcurrido se lo calcula de la siguiente manera:
(ecuación 1)
Donde TCM es el tiempo de un ciclo de máquina:
(ecuación 2)
El prescaler es igual a 1 y el Timer1 contiene le número de bits correspondiente al último evento de interrupción.
En esta instancia tenemos como dato el periodo T de la señal entrante, y con éste podemos obtener la frecuencia de resonancia del circuito oscilador:
(ecuación 3)
Debido a que no utilizamos el LVDT, no obtuvimos una respuesta lineal, para lo cual debimos confeccionar una tabla con valores correspondientes a la respuesta de nuestra bobina.
y los valores representan....
Donde Y: Desplazamiento en Milímetros.-
X: Frecuencia en [Hz].-
Una vez obtenido todos los valores procedimos a cargarlos en un software de regresión matemática para encontrar la ecuación que satisfaga nuestra respuesta:
La ecuación utilizada fue la resaltada en rojo, la cual presenta el mínimo error (0.4%).-
(ecuación 4)
Reemplazando “x” de la ecuación 4, por la “Fo” de la ecuación 3, obtenemos analíticamente el desplazamiento correspondiente a la frecuencia medida.-
Cuarta Etapa (interfase)Para la visualización de la magnitud calculada, recurrimos a un LCD inteligente de 16 caracteres por 2 líneas y para la operación del instrumento colocamos 3 pulsadores, donde cada uno de ellos posee múltiples funciones, también posee un indicador audible (buzzer), el cual indica una lectura finalizada y estable, acompañada de una indicación lumínica Verde, alternando a Rojo para indicar una medición inestable o en proceso de sensado.-
Control de Estado de BateríaSe ha implementado un sistema de testeado automático al encender el instrumento, y durante cada medicion,...
donde se verifica que el potencial de la Batería sea óptimo y no se encuentre bajos los niveles críticos, dado el caso, se indicará mediante un mensaje “Batería Baja”.-
La placa fue pensada para que se posicione por detrás del LCD, manteniendo las mismas dimensiones del modulo, para lograr una electronica compacta...
Construcción de la Estructura del instrumentoLa estructura principal está construida de aluminio macizo, el cual fue extraído de un bloque de 50x30x1.2 [cm], y las
secuencias de la construcccion se muestran en las siguintes fotos:
bueno .... espero que les haya gustado....
saludos. German
NOTA: éste proyecto fue desarrollado en conjunto con el nuevo integrante del foro Camello83 
