Reseña del libro "Sensores y Acondicionadores de Señal"
El empleo de los sensores en la tecnología, tanto en el ámbito industrial como doméstico, se ha vuelto usual; la medición de magnitudes mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas en sectores como industrias automatizadas, la robótica, la ingeniería experimental, el ahorro energético, el control ambiental, automóviles, electrodomésticos, computadoras, son tareas que serían impensables sin la aplicación de los sensores.El libro va dirigido a estudiantes y profesionales de la ingeniería electrónica, su objetivo es enseñar el fundamento de los sensores y el diseño de los circuitos de acondicionamiento de señal asociados. Los sensores están agrupados según la magnitud eléctrica que varía (resistencia, inductancia, capacidad) o que se genera.Incluye un capítulo orientado a los sensores digitales y otro a sensores inteligentes e instrumentación digital, contaemplando también las interfaces directas sensor-microcontrolador y otro a los sensores en uniones p-n, MOSFET, CCD, ultrasonidos, fibras ópticas y biosensores.En un primer capítulo se introduce la terminología, los fundamentos de los sensores, los materiales en que se basan y las técnicas de fabricación de microsensores. Se incluyen tanto los sensores clásicos (galgas, RTD, termistores, LVDT, sincros, termopares, piezoeléctricos) como los microsensores (piezorresistivos, efecto Hall, efecto Wiegand, autorresonantes, de óxido metálico).En cada capítulo hay problemas propuestos y ejemplos resueltos, y en el apéndice final las soluciones a los problemas planteados.1. Introducción a los sistemas de medida1.1. Conceptos generales y terminología1.1.1. Sistemas de medida1.1.2. Transductores, sensores y accionamientos1.1.3. Acondicionamiento y presentación1.1.4. Interfases, dominios de datos y conversiones1.2. Tipos de sensores1.3. Configuración general entrada-salida1.3.1. Interferencias y perturbaciones internas1.3.2. Técnicas de compensación1.4. Características estáticas de los sistemas de medida1.4.1. Exactitud, fidelidad, sensibilidad1.4.2. Otras características: linealidad, resolución1.4.3. Errores sistemáticos1.4.4. Errores aleatorios1.5. Características dinámicas de los sistemas de medida1.5.1. Sistemas de medida de orden cero1.5.2. Sistemas de medida de primer orden1.5.3. Sistemas de medida de segundo orden1.6. Características de entrada: impedancia1.7. Sensores primarios1.7.1. Sensores de temperatura: bimetales1.7.2. Sensores de presión1.7.3. Sensores de flujo y de caudal1.7.4. Sensores de nivel1.7.5. Sensores de fuerza y par1.8. Materiales empleados en sensores1.8.1. Conductores, semiconductores y dieléctricos1.8.2. Materiales magnéticos1.9. Técnicas de preparación de materiales para microsensores1.9.1. Técnicas de película gruesa1.9.2. Técnicas de película fina1.9.3. Micromecanizado1.10. Problemas1.11. Referencias2. Sensores resistivos2.1. Potenciómetros2.2. Galgas extensométrícas2.2.1. Fundamento: efecto piezorresistivo2.2.2. Tipos y aplicaciones2.3. Detectores de temperatura resistivos (RTD)2.4. Termistores2.4.1. Modelos2.4.2. Tipos y aplicaciones2.4.3. Linealización2.5. Magnetorresistencias2.6. Fotorresistencias (LDR)2.7. Higrómetros resistivos2.8. Resistencias semiconductoras para detección de gases2.9. Problemas2.10. Referencias3. Acondicionadores de señal para sensores resistivos3.1. Medida de resistencias3.2. Divisores de tensión3.2.1. Potenciómetros3.2.2. Aplicación a termistores3.2.3. Medidas dinámicas3.3. Puente de WheatstoneMedidas por comparación3.4. Puente de WheatstoneMedidas por deflexión3.4.1. Sensibilidad y linealidad3.4.2. Linealización analógica de puentes de sensores resistivos3.4.3. Calibración y ajuste de puentes de sensores3.4.4. Medidas diferenciales y mediasCompensaciones3.4.5. Alimentación del puente de Wheatstone3.4.6. Alternativas para la detección en el puente de Wheatstone3.5. Amplificadores de instrumentación3.5.1. Amplificadores diferenciales3.5.2. Amplificador de instrumentación basado en dos AO3.5.3. Amplificador de instrumentación basado en tres AO3.5.4. Amplificadores de instrumentación monolíticos3.6. Interferencias3.6.1. Tipos de interferencias y su reducción3.6.2. Puesta a masa de circuitos de señal3.6.3. Puesta a masa de blindajes3.6.4. Amplificadores de aislamiento3.7. Problemas3.8. Referencias4. Sensores de reactancia variable y electromagnéticos4.1. Sensores capacitivos4.1.1. Condensador variable4.1.2. Condensador diferencial4.2. Sensores inductivos4.2.1. Sensores basados en una variación de reluctancia4.2.2. Sensores basados en corrientes de Foucault4.2.3. Transformadores diferenciales (LVDT)4.2.4. Transformadores variables4.2.5. Sensores magnetoelásticos4.2.6. Sensores basados en el efecto Wiegand4.3. Sensores electromagnéticos4.3.1. Sensores basados en la ley de Faraday4.3.2. Sensores basados en el efecto Hall4.4. Problemas4.5. Referencias5. Acondicionadores de señal para sensores de reactancia variable5.1. Problemas y alternativas5.2. Puentes y amplificadores de alterna5.2.1. Sensibilidad y linealidad5.2.2. Linealización analógica de puentes capacitivos5.2.3. Amplificadores de alternaDesacoplamiento5.2.4. Blindajes electrost áticosGuardas activas5.2.5. Convertidores de señal alterna-continua5.3. Amplificadores de portadora y detección coherente5.3.1. Fundamento y estructura del amplificador de portadora5.3.2. Detectores de fase5.3.3. Aplicación al LVDT5.4. Acondicionadores específicos para sensores capacitivos5.5. Convertidores resolver a digital y digital a resolver5.5.1. Convertidores sincro-resolver5.5.2. Convertidores digital a resolver (D/R)5.5.3. Convertidores resolver a digital (R/D)5.6. Problemas5.7. Referencias6. Sensores generadores6.1. Sensores termoeléctricos: termopares6.1.1. Efectos termoeléctricos reversibles6.1.2. Tipos de termopares6.1.3. Normas de aplicación práctica para los termopares6.1.4. Compensación de la unión de referencia en circuitos de termopares6.2. Sensores piezoeléctricos6.2.1. Efecto piezoeléctrico6.2.2. Materiales piezoeléctricos6.2.3. Aplicaciones6.3. Sensores piroeléctricos6.3.1. Efecto piroeléctrico6.3.2. Materiales piroeléctricos6.3.3. Radiación: leyes de Planck, Wien y Stefan-Boltzmann6.3.4. Aplicaciones6.4. Sensores fotovoltaicos6.4.1. Efecto fotovoltaico6.4.2. Materiales y aplicaciones6.5. Sensores electroquímicos6.6. Problemas6.7. Referencias7. Acondicionadores de señal para sensores generadores7.1. Amplificadores con bajas derivas7.1.1. Desequilibrios y derivas en amplificadores operacionales7.1.2. Amplificadores operacionales con autocorrección de la deriva7.1.3. Amplificadores compuestos7.1.4. Desequilibrios y derivas en amplificadores de instrumentación7.2. Amplificadores electrométricos7.2.1. Amplificadores de transimpedancia7.2.2. Electrómetros logarítmicos7.2.3. Electrómetros con puente de varactores7.2.4. Medida de corrientes débiles mediante integración7.2.5. Precauciones en el diseño de circuitos electrométricos7.3. Amplificadores de carga7.4. Ruido en amplificadores7.4.1. Ruido en amplificadores operacionales7.4.2. Ruido en amplificadores de instrumentación7.5. Derivas y ruido en resistencias7.5.1. Derivas en resistencias7.5.2. Derivasen resistencias variables (potenciómetros)7.5.3. Ruido en resistencias7.6. Problemas7.7. Referencias8. Sensores digitales8.1. Codificadores de posición8.1.1. Codificadores incrementales8.1.2. Codificadores absolutos8.2. Sensores autorresonantes8.2.1. Sensores basados en resonadores de cuarzo8.2.2. Galgas acústicas8.2.3. Sensores basados en cilindros vibrantes8.2.4. Sensores basados en dispositivos de ondas superficiales (SAW)8.2.5. Caudalímetros de vórtices (digitales)8.3. Problemas8.4. Referencias9. Otros métodos de detección9.1. Sensores basados en uniones semiconductoras9.1.1. Termómetros basados en uniones semiconductoras9.1.2. Magnetodiodos y magnetotransistores9.1.3. Fotodiodos y fototransistores9.1.4. Detectores de radiaciones nucleares basados en uniones p-n9.2. Sensores basados en transistores MOSFET9.3. Sensores basados en dispositivos de acoplamiento de carga (CCD)9.3.1. Fundamentos9.3.2. Tipos de sensores de imagen CCD y sus aplicaciones9.4. Sensores basados en ultrasonidos9.4.1. Fundamento9.4.2. Aplicaciones9.5. Sensores basados en fibras ópticas9.6. Biosensores9.7. Problemas9.8. Referencias10. Sensores inteligentes e instrumentación digital10.1. Concepto de sensor inteligente10.2. Técnicas de compensación integrables10.3. Osciladores variables10.3.1. Osciladores senoidales10.3.2. Osciladores de relajación10.3.3. Osciladores variables CMOS10.3.4. Linealidad en osciladores variables10.4. Conversión a frecuencia o periodo10.4.1. Conversión tensión-frecuencia10.4.2. Conversión directa a frecuencia o periodo10.5. Interfaces directas sensor-microcontrolador10.5.1. Medidas de frecuencia10.5.2. Medidas de periodo y tiempo10.5.3. Cálculos y compensaciones10.5.4. Medidas de velocidadTacómetros digitales10.6. Sistemas de comunicación para sensores10.6.1. Telemedida por corriente: bucle 4-20 mA10.6.2. Comunicación simultánea analógica y digital: HART10.6.3. Instrumentación digital: buses para sensores10.7. Problemas10.8. ReferenciasApéndice. Soluciones de los problemasÍndice alfabético
