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Sensor Piroelectrico

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by

Angel Brz

on 12 June 2014

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Transcript of Sensor Piroelectrico

Sensores Piroeléctricos

Pirómetros de radiación
Angel Bermudez Zavaleta
Que es un sensor piroeléctrico
Los sensores piroeléctricos permiten detectar cuerpos que emite radiación calorífica (en el espectro infrarrojo) a diferentes frecuencias.
Sensor Piroeléctrico
Aplicaciones
Fundidoras de hierro y acero
Laminadoras
Lineas de acabado
Forja de metales
Fundidoras de aluminio
Extrusion de aluminio
Laminadoras de aluminio
Forja de otros metales no ferrosos
Termo reactores
Control de temperatura
Incineradores de pequeña escala
Calderas
Control de la viscosidad del vidrio
El sensor piroeléctrico se hace de un material cristalino que genera una carga eléctrica cuando está expuesto al calor en la forma de radiación infrarroja. La cantidad de carga también cambia, y se puede entonces ser medida con un sensible dispositivo FET construido dentro del sensor.
Los elementos del sensor son sensibles a la radiación en un amplio rango entonces se agrega una ventana que actúa como filtro para limitar la radiación de llegada a un rango de 8 a 14 micras donde es mas sensible a la radiación del cuerpo humano.

La fuente de radiación pasa atreves del sensor
en una dirección horizontal cuando los pines del sensor 1 y 2 están en un plano horizontal, entonces así se puedan pasar los elementos de radiación

La siguiente figura se trata como esta estructurado el sensor RE200B como son sus especificaciones eléctricas. y se muestra un lente y el ángulo en el que puede ser activado.
El lente es un elemento redondo con un diámetro de una pulgada, a continuación se muestran como son las medidas, y la forma de ser instalado el lente del sensor.
El amplificador es un filtro activo pasa-bajo de 10Hz para rechazar ruido de alta frecuencia.

El sensor PIR tiene dos elementos de detección conectados en una configuración tal que cancela las señales causadas por la vibración, los cambios de temperatura y la luz del sol.

Un cuerpo que pasa delante del sensor activará este mientras que otras fuentes afectarán ambos sensores simultáneamente y serán canceladas.

Un lente de Fresnel es un lente plano-convexa que se ha derrumbado en sí mismo para formar una lente plana que conserva sus características ópticas pero es mucho más pequeña en grueso y por lo tanto que tiene menos pérdidas por absorción.

Lente De Fresnel
Funcionamiento

Especificaciones
Pirómetro de radiación
Se basan en la desaparición del filamento
de una lámpara al compararlo visualmente
con la imagen del objeto enfocado.

De corriente variable en la lámpara
De corriente constante en la lámpara, en este caso varia el brillo de la imagen de la fuente

Tiene una precisión de ±0.5% en la lectura

Pueden leer objetos desde 0.4mm de diámetro

En el caso k el pirómetro este dirigido hacia una superficie incandescente, la superficie debería ser totalmente negra para obtener la medición real, de lo contrario el pirómetro tendrá una medición errónea y habrá que hacer una corrección dependiendo de la superficie

Trabaja ópticamente a temperaturas mayores a 700° C
Pirómetro óptico
Puede medir temperaturas menores a 700° C

La distancia focal de la lente caría entre 500mm y 1500mm

Incluye un corrector de emisividad, que permite corregir la temperatura leída con una precisión de o.3%
Pirómetro infrarrojos
Los pirómetros de radiación miden la temperatura de un cuerpo a la distancia en función de la radiación.

En longitudes de onda térmicas industriales abarcan rangos desde 0.1 micra para radiaciones ultravioletas hasta 12 micras para radiaciones infrarrojas

Se basan en la ley de Stephan Boltzmann

W= KT^4


W = Energía emitidad por un cuerpo
T = Temperatura absoluta (° K)
K = Constante de Stephan Boltzmann
(4.92x10 Kcal/m^2)


Es mas rápido que los sensores térmicos

Debe mantenerse refrigerado y a muy baja temperatura mediante nitrógeno liquido para reducir el nivel del ruido

Tiene un campo de trabajo de 35°C a 1200°C

Puede enfocar a partir de 1m

Tiene una constante de tiempo de 2, 20, 200ms

Señal de salida 10mV

Pirómetros fotoeléctricos
Disposición física

Esta formado por un lente

Pírex

Funciona en un intervalo de temperatura 850°C a 1750°C
Permite el paso de ondas de 0.3 micras a 2.7 micras

Sílice fundida

Funciona en un intervalo de temperatura 450°C a 1250°C
Permite el paso de ondas de 0.3 micras a 3.8 micras

Fluoruro de calcio

Funciona a temperaturas inferiores

Una termopila formada por varios termopares

Dispositivo de refrigeración de agua o de aire

Existen pirómetros de radiación de ángulo estrecho (factor de distancia 20:1)

Angulo ancho (factor de distancia 7:1)

Pirómetro de radiación total
El lente captura la radiación y el sílice o el fluoruro de calcio concentran toda la radiación en las uniones calientes de los termopares, esta parte de los termopares esta ennegrecida para que se comporte como un cuerpo negro para que se aumente la absorción de energía y por lo tanta la f.e.m.

Se efectúan compensaciones de temperatura sometiendo el instrumento de medición a procesos de refrigeración mediante aire o agua, llegando a disminuir la temperatura de 10°C o 40°C siendo el caso de que la temperatura ambiente sea muy alta, en el caso contrario se realiza la compensación de temperatura con una resistencia termostática adicional que mantiene 50°C

funcionamiento
Un pirómetro es un instrumento utilizado para medir, por medios eléctricos, elevadas temperaturas por encima del alcance de cualquier otro medidor

Pirómetro
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