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Sensores de Posición

jun - 10 - 2009
Julio Cesar

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Muchos sistemas controlados electrónicamente requieren de un componente que pueda controlar el desplazamiento y recorrido de un elemento mecánico, de modo que el circuito de control pueda estar informado permanentemente de la posición en que se encuentra dicho elemento. El circuito eléctrico de un Sensor de Posición es muy similar al de un sensor de temperatura. El circuito eléctrico está formado por un Módulo de Control, un Sensor de Posición (potenciómetro), conductores eléctricos y conectores. El Módulo de Control contiene un Regulador de Tensión, una Resistencia Limitadora de Corriente y un Circuito Procesador de Información. Aunque el Sensor de Posición es una resistencia variable, su operación es diferente a la de un Sensor de Temperatura. En este último la resistencia del Sensor, como ya se explico, varía con la temperatura, en el Sensor de Posición la resistencia es variada mecánicamente.

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El Sensor de posición (potenciómetro) consiste en una resistencia fija (comprendido entre A y B) sobre el que se desliza un patín (cursor) estableciendo contacto sobre él.

El patín o cursor es mecánicamente solidario con el componente que debe ser controlado, por ejemplo el eje de la mariposa de la garganta de admisión, movida por el sistema del acelerador. Cuando la posición del componente mecánico cambia , la resistencia del sensor de posición cambia. El módulo de control, determina en cada instante la posición adoptada por el componente mecánico controlado, leyendo por medio de su circuito procesador de información el nivel de tensión presente en el Punto M.

El circuito de este sensor está también conformado como un divisor de tensión, pero a diferencia del sensor de temperatura, el circuito procesador de información controla el nivel de la tensión de información entregada por el sensor, a través de una línea de retorno. Conexión entre el Punto M y el Circuito Procesador de Información. A pesar que los circuitos del sensor de temperatura y del sensor de posición están ambos diseñados como circuitos divisores de tensión, la resistencia total del sensor de posición no varía (mientras en el censor de temperatura si), por lo tanto el método de cálculo para determinar el nivel de tensión de información difiere ligeramente del estudiado anteriormente.

La fórmula utilizada para determinar el nivel de tensión en el Punto M es ahora:

VM=(RMB/RT)·VR

VM = Nivel de tensión de información medida en el punto M por el Circuito Procesador de Información
RMB = Valor de la resistencia existente entre los Puntos M y B.
RT = Resistencia Total del Circuito (R1 + R2) siendo R2 la resistencia fija del sensor existente entre los puntos A y B.
VR = Nivel de Tensión de Referencia (Tensión entregada por el regulador de tensión de alimentación del circuito).

Por ejemplo si nos remitimos a la siguiente figura:

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VR = 5V
R1 = 100 W
RMB = 2.5 KW (por estar el cursor al 50% del recorrido entre A y B).
R2 = 5000 W

Por lo que el nivel de tensión medida será:

VM=(2500W / 5100W)·5V=2.45V

Supongamos ahora que el cursor debido al mivimiento del eje del componente se mueve hacia el Punto A hasta alcanzar el 85% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los Puntos M y B será ahora de:

RMB = 4250 W

Los demás parámetros no varían debido a que son constantes. El nivel de la tensión de información leída en el Punto M será ahora:

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VM=(4250W / 5100W)·5V=4.16V

Consideremos que ahora el eje del componente gira en el sentido opuesto al anterior. Ahora el cursor se deslizará hacia el Punto B y asumimos que alcance un valor igual al 10% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los puntos M y B será ahora de:

RMB = 500 W

Los demás parámetros como ya se vio anteriormente no varían.

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El nivel de tensión de información será en este caso:

VM=(500W / 5100W) · 5= 0.49V

Durante la operación normal del sistema, cuando la posición del componente comienza a ser controlada en su movimiento hacia un extremo de su recorrido, la resistencia del sensor de posición aumentará o disminuirá, dependiendo de cómo se haya diseñado el circuito. El módulo de control electrónico utiliza el nivel de tensión monitoreada para determinar que tipos de cambios están ocurriendo en el sistema.

Si la resistencia del censor de posición aumenta, el nivel de tensión monitoreado aumentará. Si la resistencia del sensor de posición disminuye, el nivel de tensión monitoreado disminuirá. El circuito del sensor de posición, produce una señal de información que consiste en una tensión analógica (nivel de tensión monitoreado por el módulo), normalmente el rango de variación de dicha tensión se encuentra aproximadamente entre 0,5 Volt y 4,5 Volt.

Esta condición se cumple siempre que la resistencia del sensor sea la que corresponda al diseño del circuito, cualquier valor de resistencia que se encuentre fuera de los límites del diseño, podrá dar informaciones erróneas de la posición real en la que se encuentra el sensor.

Si se produce una apertura del circuito entre el módulo de control y el Punto A del sensor de posición o entre el Punto M del sensor y el módulo de control, dará como resultado una lectura de 0 Volt en la línea de información. El mismo nivel de información se producirá si se abre el sensor propiamente dicho, en el extremo donde recibe la tensión de referencia, o si se abre el cursor.

Si la apertura del circuito se produce en el sensor propiamente dicho en su extremo que va conectado a masa, o en la línea que conecta este extremo con masa, en la línea de información se tendrá presente un nivel de tensión de información de 5 Volt.

Un corto circuito a masa en la línea que alimenta con la tensión de referencia al sensor o en la que conecta la salida de información con el módulo, dará como resultado un nivel de tensión de información de 0 Volt.

Si la línea que conecta el retorno del sensor con la masa del módulo es cortocircuitada a masa, el nivel de la señal de entrada no se verá afectado.

Una resistencia mayor que lo normal insertada en cualquiera de las conexiones del sensor con el módulo (por ejemplo resistencia de contacto en los conectores), producirá un nivel de información erróneo. Si dicha resistencia está insertada en la línea por la que el sensor recibe la tensión de referencia, el nivel de tensión de información será menor al real de acuerdo a la posición que el componente tiene en ese momento. Si dicha resistencia se encuentra presente en la línea de conexión del sensor con el módulo, el nivel de la tensión de información será mayor al real, de acuerdo a la posición que el componente tiene en ese momento.

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Comments

One Response so far.

  1. higinio paco dice:

    muy bueno, si no es molestia necesito mas respecto a modulos electrñonicos , gracias

    [Reply]


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