Principios sobre transductores

Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.

Se tomarán los transductores que convierten eventos fisiológicos en señales eléctricas.

Se trabajará con sensores capacitivos, resistivos, inductivos, piezoeléctricos, fotoeléctricos, electroquímicos, etc.

Principios sobre transductores

Propiedad transducible: Es una característica singular de un evento a la cual se le puede aplicar un principio de transducción.

Principio de transducción: Método empleado para convertir la propiedad transducible en una señal eléctrica

Detección de Hb en sangre

Selector de longitud de

ondaDetector

Procesador de señaly

Dispositivo de lectura

Fuente

Muestra

Propiedad transducible

Principio de transducción

Características de los transductores

Regla de Kelvin (instrumentación): El instrumento de medida no debe alterar el evento que se está midiendo.

Tres criterios de reproducción fiel: Linealidad de amplitud, respuesta en frecuencia adecuada y mínima distorsión de fase.

Linealidad de amplitud

Respuesta en frecuencia

0.05 Hz 150 Hz

Frecuencia

Amplitud

1.0

0.1

Distorsión de fase

)cos()(

)cos()(

2

1

tAtv

tAtv

θ : fase que debe ser minimizada

θ

Clasificación de los transductores

De acuerdo a la propiedad transducible: Temperatura Absorbancia de luz Flujo Presión Desplazamiento Biopotencial, etc.

Principio de transducción: Óptico Resistivo Inductivo Piezoeléctrico, etc.

Transductores de desplazamiento

Se emplean para medir tamaño, forma y posición de órganos o tejidos.

Trabajan en modo directo o indirecto. Pueden emplear diversos principios de

transducción.

Sensores Resistivos

Potenciométricos: Traslacional y rotacional.

Strain-gages: No adheridos, adheridos, semiconductores, de mercurio.

Circuitos puente: Sirven para procesar las señales de los strain-gages

Sensores Resistivos Potenciométricos

Sensores Resistivos

Strain-gages

Sensores Resistivos Strain-gages

GfactoroindicadorFactorLLLL

RRG

L

L

R

R

allegaSe

DAquesabiendoy

L

L

D

D

LconDrelacionaPoissonderelaciónLa

A

A

L

L

R

RA

LALAA

LR

A

dLdALA

A

dLdR

A

LR

:)21(

)6()21(

:

)5(4

:

)4(

:

)3(:)1(

)2(

)2(

)1(

2

2

2

Efecto dimensional Efecto piezorresitivo

Sensores Resistivos

Circuitos puente

Va Vb

Sensores Resistivos Puente de Wheatstone: Suponiendo cuatro

brazos iguales a Ro y variando una cantidad ΔR

ViRoR

Vo

ViRRRo

RRoVi

RRRoRRo

Vo

VbVaVo

22

Puente de Wheatstone: Sistema para balancear los brazos del puente

Rx = 10 * Rj (j=1,2,3,4)Ry = 25 * Rj

Sensores Resistivos

c

b

d

a

R4

D uo

ui

R3

R2

Ry

Ri

Rx

R1

Sensores Inductivos

El voltaje de salida depende de la posición del núcleo

mediodelefectivadadPermeabili

geométricoformadeFactorG

espirasdenúmeron

GnL

L

L

:

:

:

2

Sensores Inductivos Hay tres tipos de sensores inductivos

c

d

c

c

d

(a) (b) (c)

c

d

a a

a

be

d

c

b

b

d

Autoinductancia Inductancia mutua Transformador diferencial

variable (LVDT)

Sensores Inductivos Transformador diferencial variable (LVDT):

El voltaje de salida depende de la posición del núcleo