Download Sensor de Campo Eléctrico

Oscar René Pineda Laverde - G12N27Oscar - Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
DETECTOR DE CAMPO ELECTRICO DE BAJA FRECUENCIA (60 Hz)
Objetivos

General:
Implementar un sensor de campo eléctrico que sea fácil de construir y a un bajo costo

Especifico:
Desarrollar un sistema conforme a las especificaciones técnicas que haga un uso eficiente
de la energía suministrada.
Introducción
La presencia de campos electromagnéticos en el ambiente es un fenómeno común en
nuestros días por el gran número y variedad de instalaciones y dispositivos eléctricos
usados en la vida cotidiana.
Los Campos electromagnéticos pueden causar:
i)
Interferencia, perjudicando la operación de sistemas eléctricos
ii)
Efectos sobre la salud de los seres vivos.
Diagrama de flujo del sistema
Señal del campo eléctrico
Distancia de 0 a 50 cm
Distancia de 50 cm a 100 cm
Distancia mayor a 100 cm
Sensor de Campo Eléctrico
1ª Etapa de amplificación
(Transistores Mosfet y Bipolares)
2º Etapa de Amplificación
(Transistores Mosfet y Bipolares)
Etapa de Acoplamiento
LED Rojo
LED Amarillo
Parlante
Sensor de campo Eléctrico: Encargado de captar la señal de campo y transmitirla a la
primera etapa de amplificación
Primera etapa de Amplificación: Encargada de realizar una pre-amplificación para obtener
una gran ganancia por etapas
Segunda etapa de amplificación: encargada de ajustar la ganancia para entregar la señal
amplificada al acoplador.
Acoplador: Encargado de entregar potencia para ser consumida a los parlantes y los leds.
Parlante y Leds: Encargados de mostrar visible y sonoramente la señal de campo eléctrico
Sensores en el mercado
TS2111
Gama: 1-300MT-+30MT
Resolución: 0.02MT
Gama 2: - 10MT-+10MT
Resolución: 0.01MT
MIS400
Precio: Aproximadamente 1 dólar
Marca: Shenma
Gama: - 64mT~+64mT
Resolución: 0.01mT
Exactitud: 0.05mT
ZJKY1004
Precio: 50 a 500 dólares
Marca: Edison
Rangos: ~ +1mT de -1mT/~ +20mT
Resolución de -20mT: 0.001mT/0.02mT
EFM-100
Precio: 20 – 30 dólares
Desde -5mT a 5mT
Precio: 20-40 dólares
Exactitud: 0.5 mili Teslas
De -15 mT a 15 mT
30161.14
Precio: 20.57 - 21.6 dólares
Todos los sensores poseen un rango de
frecuencias de 30 a 300 Hz
Sensor
El sensor que se propone es uno tipo monopolo que consiste en un alambre recto vertical
de 20 cm que va conectado en serie con una resistencia la cual se puede modelar como la
resistencia interna de este sensor.
El cual comenzara a medir interferencias eléctricas a una distancia d a las dos fases de una
toma común de 120 V AC
El tipo de onda que produce una fuente de 120V AC y la cual medirá el sensor tipo
monopolo es de esta forma:
ELEMENTOS DEL CIRCUITO
Señal de Entrada
Es el voltaje que siente el sensor cuando se encuentra con un campo eléctrico, modelado
con una resistencia interna.
Transistor Mosfet N
Este transistor tiene la capacidad de aumentar cuantas veces sea la señal de entrada con
una impedancia o resistencia de entrada infinita.
Transistor Bipolar NPN
Este transistor tiene la capacidad de aumentar la corriente que entrega la señal dada con
cierto factor de amplificación 𝛽.
Fuente de Alimentación
Pila cuadrada común.
Resistencia Expresada en Ohms
Este componente es utilizado principalmente para oponerse a la corriente que fluye por el
circuito
Lighting Emited Diode (LED)
Componente electrónico que brilla a varios colores y que conduce corriente en un solo
sentido
Polo a tierra (Negativo de la fuente)
Se uitliza como punto de referencia en un circuito
Parlante
Es utilizado principalmente en el circuito para escuchar la señal eléctrica que proviene del
ambiente amplificada 50 veces.
DETECTOR DE CAMPO ELECTRICO - CIRCUITO
Funcionamiento
El circuito se compone de varias etapas:
La primera etapa de amplificación consiste en una señal de entrada que la entrega el
sensor tipo monopolo, esta señal va a ser entregada al transistor Mosfet el cual se
encargara de amplificar esta señal 10 veces más, así pues si tenemos al comienzo una
señal de 100 mV luego tendremos una señal de 1 V.
La segunda etapa de amplificación consiste en otro transistor tipo Mosfet que se
encargara de aumentar la señal de entrada 5 veces mas, así pues si tenemos por entrada
una señal de 1 V obtendremos una señal de 5 V
Etapa A1
Etapa A2
La siguiente etapa se divide en dos (A1 y A2), una es la de acoplamiento (A1) donde se
busca reducir la impedancia de salida del circuito, para que el funcionamiento de las
anteriores 2 etapas no interfiera con las siguientes y la otra (A2) también cumple la misma
función pero, posee un divisor de tensión antes del transistor con lo cual, se busca
disminuir la señal que entra al transistor y con esto diferenciarlo de la otra etapa de
acoplamiento.
Esta etapa es la que sigue después de la división A1 donde llega la señal a un transistor
bipolar el cual es capaz de entregar la corriente necesaria para que un led rojo se encienda
y el parlante entregue una señal sonora del campo eléctrico encontrado. El uso del Led
rojo es el que nos indica una cierta distancia a la cual estamos del campo magnético.
Esta última etapa es la que sigue después de la división A2 donde llega la señal a un
transistor bipolar que posee la corriente necesaria para encender un le amarillo el cual
nos indica la presencia de campo electromagnético a cierta distancia.
La caracterización de distancias se dispone de esta manera:
Normal: corresponde a un campo medido cuando el sensor se encuentra a una distancia
no menor de un 1m del campo eléctrico. En este modo los Led’s deben estar apagados.
Alerta: corresponde a un campo medido cuando el sensor a una distancia comprendida
Entre 1m y 50cm. En este modo se debe encender un Led de color amarillo.
Emergencia: corresponde a un campo medido cuando el sensor se encuentra a una
distancia menor de 50cm. En este modo se debe emitir un sonido por el parlante
correspondiente a la señal de campo eléctrico y además se debe encender un led de color
rojo.
Alimentación
El circuito se alimenta con una batería de 9V ya que si no se utilizan baterías sino otro tipo
de fuentes, estas generan interferencia que altera la medición.
REFERENCIAS
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http://spanish.alibaba.com/product-gs/magnetic-field-sensor567496599.html#
http://spanish.alibaba.com/product-gs/hot-sale-wcy-magnetic-field-sensor487282529.html
http://spanish.alibaba.com/product-gs/magnetic-field-sensor345055714.html
http://spanish.alibaba.com/product-gs/cheap-magnetic-sensor540654631.html
http://www.nauticexpo.es/prod/boltek/sensores-de-campo-electrico-25304118750.html