Acelerómetro
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Acelerómetro. Se emplea para medir vibraciones y oscilaciones en muchas máquinas e instalaciones, así como para el desarrollo de componentes o herramientas. Los acelerómetros son portátiles y sus valores medidos se pueden almacenar parcialmente.
Sumario
Parámetros que proporciona
La medición proporciona los siguientes parámetros:
- aceleración de la vibración
- velocidad de vibración
- variación de vibración.
De este modo se caracterizan las vibraciones con precisión. Los acelerómetros son portátiles y sus valores medidos se pueden almacenar parcialmente. Los acelerómetros son una ayuda insustituible in situ para el profesional, puede realizar las mediciones exigentes en cada campo de la industria para poder resolver el problema técnico que exista.
Nuevas tecnologías
Actualmente es posible construir acelerómetros de tres ejes (X,Y,Z) en un sólo chip de silicio, incluyendo en el mismo la parte electrónica que se encarga de procesar las señales. El principio de operación de los dispositivos, acelerómetros e inclinómetros de tecnología MEMS, están basados en el traspaso térmico, por convección natural.
Estos dispositivos miden cambios internos, de la transferencia de calor causada por la aceleración, ofreciendo ventajas significativas sobre el empleo de una estructura tradicional sólida de masas de prueba. Ya que la masa de prueba en el diseño de los sensores MEMS son moléculas de gas, las estructuras móviles mecánicas son eliminadas dentro del acelerómetro.
El acelerómetro en los móviles
Casi todos conocemos la Wii, la consola de Nintendo que utiliza un mando que podemos mover en el aire para controlar al personaje en pantalla. Pues en su interior se encuentra un acelerómetro para detectar esos movimientos. También muchas cámaras de fotos, al menos los modelos actuales, incluyen un acelerómetro con el que es posible detectar si hacemos la foto en horizontal y en vertical, grabando ese dato en la foto y permitiendo verla con su orientación correcta. Incluso, cuando la estamos viendo en la cámara trasera la foto puede girarse automáticamente dependiendo de la posición de esta.
Pues esta es una de las principales aplicaciones en los móviles. El N95 dispone de un acelerómetro que le permite marcar la orientación de las fotos, muchos usuarios han desarrollado sus propias aplicaciones que utilizan este sensor para hacer cosas como RotateMe, que permite girar la pantalla de forma automática, controlar un coche a radiocontrol o agitar el móvil para leer uns SMS. Pero el Nokia N95 no es el único dispositivo que dispone de acelerómetro. Otro de los famosos es el iPhone, que permite rotar automáticamente la pantalla dependiendo de la aplicación en la que estemos.
Sin olvidar, además, de modelos como el Sony Ericsson W910, con la funcionalidad Shake Control, con la cual es posible controlar la reproducción de la música y saltar canciones agitando el teléfono. Apartándonos un poco de los móviles, muchos portátiles también disponen de un acelerómetro para detectar caídas, con lo que pueden aparcar los cabezales del disco duro para evitar daños mayores a los datos que tengamos almacenados en este.
Tipos de acelerómetro
- Acelerómetro mecánico.
Es el acelerómetro más simple. Se construye uniendo una masa a un dinamómetro cuyo eje está en la misma dirección que la aceleración que se desea medir.
- Acelerómetro piezoeléctrico
El acelerómetro es uno de los transductores más versátiles, siendo el más común el piezoeléctrico por compresión. Este se basa en que, cuando se comprime un retículo cristalino piezoeléctrico, se produce una carga eléctrica proporcional a la fuerza aplicada.
Los elementos piezoeléctricos están hechos normalmente de circonato de plomo. Los elementos piezoeléctricos se encuentran comprimidos por una masa, sujeta al otro lado por un muelle y todo el conjunto dentro de una caja metálica. Cuando el conjunto es sometido a vibración, el disco piezoeléctrico se ve sometido a una fuerza variable, proporcional a la aceleración de la masa. Debido al efecto piezoeléctrico se desarrolla un potencial variable que será proporcional a la aceleración. Dicho potencial variable se puede registrar sobre un osciloscopio o voltímetro.
Este dispositivo junto con los circuitos eléctricos asociados se puede usar para la medida de velocidad y desplazamiento además de la determinación de formas de onda y frecuencia. Una de las ventajas principales de este tipo de transductor es que se puede hacer tan pequeño que su influencia sea despreciable sobre el dispositivo vibrador. El intervalo de frecuencia típica es de 2 Hz a 10 KHz.
- Acelerómetro piezoeléctrico de cuarzo.
Su uso es común en mantenimiento predictivo, donde se emplea para detectar defectos en máquinas rotativas y alternativas, detectando por ejemplo, el mal estado de un rodamiento o cojinete en una etapa temprana antes de que se llegue a la avería. En bombas impulsoras de líquidos detectan los fenómenos de cavitación que pulsan a unas frecuencias características.
Los acelerómetros electrónicos permiten medir la aceleración en una, dos o tres dimensiones, esto es, en tres direcciones del espacio ortonormales. Esta característica permite medir la inclinación de un cuerpo, puesto que es posible determinar con el acelerómetro la componente de la aceleración provocada por la gravedad que actúa sobre el cuerpo.
Un acelerómetro también es usado para determinar la posición de un cuerpo, pues al conocerse su aceleración en todo momento, es posible calcular los desplazamientos que tuvo. Considerando que se conocen la posición y velocidad original del cuerpo bajo análisis, y sumando los desplazamientos medidos se determina la posición.
- Acelerómetros de efecto Hall.
Utilizan una masa sísmica donde se coloca un imán y de un sensor de efecto Hall que detecta cambios en el campo magnético
- Acelerómetros de condensador.
Miden el cambio de capacidad eléctrica de un condensador mediante una masa sísmica situada entre las placas del mismo, que al moverse hace cambiar la corriente que circula entre las placas del capacitor.
- AdXL202
El ADXL202 es un acelerómetro de dos ejes de bajo consumo y salida digital, integrado en un chip monolítico. Mide aceleraciones hasta una escala máxima de + 2 g. Soporta golpes de hasta 1000 g. Puede medir aceleración dinámica (como por ejemplo una vibración) y también aceleración estática, como por ejemplo la atracción de la gravedad.
Este circuito integrado tiene salidas digitales, en forma de pulsos repetidos cuyo ancho varía en relación con la medición. Estas salidas en forma de pulsos se pueden medir con microcontroladores sin necesidad de contar con una entrada para la conversión Analógica/Digital. El ritmo de repetición del pulso es ajustable de 0,5 a 10 ms por medio de un resistor. Un ciclo de relación 50% significa una aceleración de 9 g.
El ruido de la señal es muy bajo, lo que permite realizar mediciones menores a 2 mg (mili g) a una frecuencia de 60 hertz. El ancho de banda de respuesta se puede determinar por medio de capacitores de filtro conectables en ambos circuitos, X e Y.
- Acelerómetros PCE-VT 2600
(acelerómetro para el mantenimiento preventivo de máquinas de producción.)
- Acelerómetros PCE-VT 2000
(acelerometros para medir la velocidad de vibración en máquinas e instalaciones)
- Acelerómetros PCE-VT 1000
(acelerómetros de bolsillo para velocidad de vibración en máquinas e instalaciones)
- Acelerómetros PCE-VT 2700
(para la comprobación rápida in situ, se envía con todos los sensores)
- Acelerómetros PCE-VT 204
(con la función de acelerómetros y tacómetros, memoria interna, RS-232, software)
- Acelerómetros PCE-VT 250
(tienen la función de acelerometros y tacómetros, pantalla de color de análisis FFT)
- Acelerómetros PCE-VT 3000
(acelerómetros de mano para medir vibraciones y oscilaciones con memoria interna)
- Acelerómetros PCE-VDL
(logger para fuerza G a través de 3 ejes, memoria para 349.525 valores de medición)
- Acelerómetros serie TGP
(para vibraciones para diversas áreas, memoria de 16.000 valores de medición)
- Acelerómetros PCE-VB 120
(con ajuste libre de límite de alarma y unidades de medida mm/s o lnch/s)
- Acelerómetros PCE-MSR145
(acelerometros para controlar la temperatura / humedad / presión / aceleración)
- Acelerómetros PCS-S 41
(estetoscopios de uso en inspección y mantenimiento)
- Acelerometros PCE-LC 50
(para el seguimiento y control del proceso de lubricación en maquinarias)
- Acelerómetros VM-30
(calcula la aceleración a la que esta sometido el cuerpo humano en su puesto de trabajo)
Fuentes
- Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004) (en inglés). Physics for Scientists and Engineers (6ª edición). Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.
- Ortega, Manuel R.. Lecciones de Física (4 volúmenes). Monytex. ISBN 84-404-4290-4, ISBN 84-398-9218-7, ISBN 84-398-9219-5, ISBN 84-604-4445-7.
- Resnick, Robert & Halliday, David (2004) (en español). Física 4ª. CECSA, México. ISBN 970-24-0257-3.
- Artículo de la web. Disponible en: www.sensores-de-medida.es
- Artículo de la web. Disponible en: web.automaticaeinstrumentacion.com
