Diseño del Sensor

2.1. Diseño Básico.

El sensor que se propone diseñar tiene una configuración como la ilustrada en la Fig. 3, donde el disco en código Gray que se utiliza tiene 6 bits de resolución; por tanto, los pulsos de salida de cada bit son los representados en la Fig. 4.

Fig. 3. Esquema de construcción del codificador absoluto

Fig. 4. Tren de pulso en código Gray.

Como el codificador tiene 6 bit de resolución, un giro completo del eje queda dividido en 2⁶ = 64. En ese sentido, la apreciación del dispositivo será:

2.2. Circuito Acondicionador.

Las minifotoceldas utilizadas son el modelo GSZ3SN de la serie G de la empresa DC Power Supply cuyo circuito acondicionador de salida es el presentado en la figura 5. El circuito está alimentado con una tesión de Vs = 5VDC que proviene de la fotocelda cuando sobre esta incide la luz roja emitida por el LED, y está formado por el un transistor NPN que conmuta entre dos valores de tensión 0,5 V y 4,5 V. La salida del transmisor (colector) se conecta a un diodo zener que fija el voltaje a 4,5 V.

Fig. 5. Circuito acondicionador NPN para las minifotoceldas.

2.4. Convertidor de Código Gray a Binario.

Dado que la señal de salida del codificador esta en código Gray se instala un circuito lógico que convierte dicha señal en binaria. El circuito lógico del conversor es el que se presenta en la Fig. 6.

Fig. 6. Circuito lógico conversor Gray-Binario.

2.5. Procesamiento y Visualización de la Señal Digital.

La señal de salida del convertidor Gray-Binario se lleva a un microprocesador PIC16F877 el cual se muestra en la Fig. 7, tiene una resolución de 16 bit y consta de cuarenta (40) pines.

Fig. 7. Microprocesador PIC16F877.

El microprocesador toma la señal digital y la procesa para convertirla en un número entero decimal que representa la posición del sensor (número de pasos recorridos por el disco desde la posición 0) en ese instante; luego éste número se multiplica po

r la apreciación del dispositivo para obtener el valor del ángulo medido. Éste ángulo se convierte, nuevamente, en señal digital para ser mostrada en un display de tres dígitos enteros. El algoritmo de programación del chip es el presentado en la Fig. 8.

Fig. 8. Diagrama de flujo de la programación del microprocesador

Finalmente, en la Fig.9 se muestra el diagra de bloque de los componentes del codificador óptico absoluto diseñado

Fig. 9. Diagrama de bloque del codificador.

Fig. 10. Conexionado del codificador.

2.6. Dimensiones del Sensor.

La Fig.10 muestra las dimensiones del sensor cuyo peso es de 1 20 g. Como se puede obversar el tamaño de 40 mm de longitud y diámetro de 42 mm.

Fig. 11. Dimensiones del sensor.

2.8. Errores de Sensor.

Los errores presentes son debido a la resolución del codificador y del diplay. El error del codificador es:

Por Otra parte, el error del display es:

La desviación de todo el sensor es:

La incertidumbre es:

2.7. Características del Sensor.

Las características principales del sistema sensor IEECOA 332D, representado por la Fig. 11 son las mostradas a continuación:

Tabla. 1. Tabla de especificaciones técnicas del sistema