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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 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
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