jueves, 28 de noviembre de 2013

SENSORES

Sensor

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser unaresistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en untermopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.

Características de un sensor

  • Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
  • Precisión: es el error de medida máximo esperado.
  • Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
  • Linealidad o correlación lineal.
  • Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada.
  • Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida.
  • Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
  • Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
  • Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstoneamplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.

Tipos de sensores

En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.
MagnitudTransductorCaracterística
Posición lineal o angularPotenciómetroAnalógica
EncoderDigital
Sensor HallDigital
Desplazamiento y deformaciónTransformador diferencial de variación linealAnalógica
Galga extensiométricaAnalógica
MagnetoestrictivosA/D
MagnetorresistivosAnalógica
LVDTAnalógica
Velocidad lineal y angularDinamo tacométricaAnalógica
EncoderDigital
Detector inductivoDigital
Servo-inclinómetrosA/D
RVDTAnalógica
Giróscopo
AceleraciónAcelerómetroAnalógico
Servo-accelerómetros
Fuerza y par (deformación)Galga extensiométricaAnalógico
TriaxialesA/D
PresiónMembranasAnalógica
PiezoeléctricosAnalógica
Manómetros DigitalesDigital
CaudalTurbinaAnalógica
MagnéticoAnalógica
TemperaturaTermoparAnalógica
RTDAnalógica
Termistor NTCAnalógica
Termistor PTCAnalógica
[Bimetal - Termostato ]]I/0
Sensores de presenciaInductivosI/0
CapacitivosI/0
ÓpticosI/0 y Analógica
Sensores táctilesMatriz de contactosI/0
Piel artificialAnalógica
Visión artificialCámaras de videoProcesamiento digital
Cámaras CCD o CMOSProcesamiento digital
Sensor de proximidadSensor final de carrera
Sensor capacitivoAnalógica
Sensor inductivoAnalógica
Sensor fotoeléctricoAnalógica
Sensor acústico (presión sonora)micrófonoAnalógica
Sensores de acidezIsFET
Sensor de luzfotodiodoAnalógica
FotorresistenciaAnalógica
FototransistorAnalógica
Célula fotoeléctricaAnalógica
Sensores captura de movimientoSensores inerciales
Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de otras, por ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de la integración numérica de su aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de masa conocida (patrón).






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