AÑO DE LA CONSOLIDACON DEL MAR DE GRAU
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA, ELECTRONICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE : INGENIERIA ELECTRONICA
TEMA: LOS SENSORES PRESENTADO POR: JOHAN EDUARDO RUELAS INCHUÑA DOCENTE: J.C.M SEMESTRE:II PUNO - PERU 2016
PRESENTACION
INDICE INTRODUCCION
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 una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), 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 MARCO TEORICO HISTORIA
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SENSORES 30 de septiembre de 2011 2 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Objetivo: Conocer todos los tipos de sensores que existen, como también estudiarlos: Definición Características Funcionamiento Aplicaciones Desarrollo: Sensores Definición: Un sensor no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior, que pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. que seamos capaces de cuantificar y manipular. 3. SENSORES 30 de septiembre de 2011 3 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Características: Exactitud: la exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero. 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: relación entre la variación de la magnitud de 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. Tipos de sensores:
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4. SENSORES 30 de septiembre de 2011 4 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Sensores ultrasónicos Los sensores ultrasónicos tienen como función principal, l a detección de objetos atravez de la emisión y reflexión de ondas acústicas Principio de funcionamiento: Funciona igual al sistema de sonar usado por los submarinos. Emiten un pulso ultrasónico contra el objeto a censar, y, al detectar el pulso reflejado, se para un contador de tiempo que inicio su conteo al emitir el pulso. Este tiempo es referido a distancias y de acuerdo con los parámetros elegidos de respuesta con ello manda una señal eléctrica digital o analógica Aplicaciones: Instalaciones de almacenamiento, sistema de transporte, industria de la alimentación, procesos de metales, procesos de vidrio, procesos de plásticos, supervisión de materiales a granel. Sensor de velocidad El sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibración, que fueron construidos. Consiste de una bobina de alambre y de un imán colocado de tal manera que si se mueve el Carter, el imán tiende a permanecer inmóvil debido a su inercia. El movimiento relativo entre el campo magnético y la bobina induce una corriente proporcional a la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una señal directamente proporcional a la velocidad de la vibración. Es autogenerado y no necesita de aditamentos electrónicos acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia de salida eléctrica relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la inducción del ruido. Sensores Inductivos Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de codificación y de conteo. 5. SENSORES 30 de septiembre de 2011 5 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Los sensores inductivos consisten en una bobina cuya frecuencia de oscilación cambia al ser aproximado un objeto metálico a su superficie axial. Esta frecuencia es empleada en un circuito electrónico para conectar o desconectar un tiristor y con ello, lo que esté conectado al mismo, de forma digital (ON-OFF) o, analógicamente. Si el objeto metálico se aparta de la bobina, la oscilación vuelve a empezar y el mecanismo recupera su estado original. Aplicaciones: Estos sensores se desempeñan en las condiciones de trabajo más difíciles donde hay presente aceites, líquidos, polvos y vibraciones, entre algunas que se mencionan están: herramientas, máquinas textiles, líneas transportadoras, sistema de transporte, equipos de empaques, industria automotriz, etc. Sensores Capacitivos Los sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de conexión respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto más elevada sea su constante dieléctrica. Ejemplos: Presencia de agua en un tubo o el cereal dentro de una caja de cartón. Principio de funcionamiento: Consta de una sonda situada en la parte posterior de la cara del sensor el cual es una placa condensadora. Al aplicar corriente al sensor, se genera un campo electrostático que reacciona a los cambios de la capacitancia causados por la presencia de un objeto. Cuando el objeto se encuentra fuera del campo electrostático, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el objeto se aproxima, se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre éste y la sonda capacitiva. Cuando la capacitancia alcanza un límite especificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el circuito de encendido y apagado. 6. SENSORES 30 de septiembre de 2011 6 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Aplicaciones Detección de nivel de aceite, agua, PVC, colorantes, harina, azúcar, leche en polvo, posicionamiento de cintas transportadoras, detección de bobinas de papel, conteo de piezas metálicas y no metálicas, entre otros. Sensores infrarrojos El sensor infrarrojo es un dispositivo electrónico capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible. Principio de funcionamiento Los rayos infrarrojos(IR) entran dentro del fototransistor donde encon tramos un material piroeléctrico, natural o artificial, normalmente formando una lámina delgada
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dentro del nitrato de galio (GaN), nitrato de Cesio (CsNO3), derivados de la fenilpirazina, y ftalocianina de cobalto. Normalmente están integrados en diversas configuraciones (1, 2,4 píxels de material piroeléctrico). En el caso de parejas se acostumbra a dar polaridades opuestas para trabajar con un amplificador diferencial, provocando la auto-cancelación de los incrementos de energía de IR y el desacoplamiento del equipo. Aplicaciones Domésticas Para aplicaciones domésticas, los sensores infrarrojos se utilizan en electrodomésticos de línea blanca tales como hornos microondas, por ejemplo, para permitir la medición de la distribución de la temperatura en el interior. Los sensores infrarrojos también se pueden utilizar como sensores de gas. 7. SENSORES 30 de septiembre de 2011 7 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Ciencias médicas y biológicas Los sensores infrarrojos ofrecen una solución para ciertos procedimientos de reconocimiento, por ejemplo, los de mama y de músculos. Otra aplicación médica para los sensores infrarrojos es la medición instantánea de la temperatura del cuerpo, es decir, como un termómetro remoto. Seguridad Aérea y Territorial Los sensores infrarrojos están siendo utilizados por las fuerzas armadas. Los sistemas infrarrojos de monitorización del campo, tanto fijos como portátiles, sustituyen cada vez más a los sistemas refrigerados por su reducido consumo de energía. Automovilismo En la industria automovilística, los sensores infrarrojos se usan en el campo de la seguridad y el confort en la conducción. Monitorización del tráfico y carreteras, sistemas antiniebla, de los neumáticos y frenos, mejoras de la visión del conductor y detección de los ocupantes sentados para la activación de airbags inteligentes son algunas de las aplicaciones anteriores, por su banda el control de la temperatura de la cabina y la monitorización de la calidad del aire constituyen las más recientes. Sensores de flujo El sensor de flujo es un dispositivo que, instalado en línea con una tubería, permite determinar cuándo está circulando un líquido o un gas. Estos son del tipo apagado/encendido; determinan cuándo está o no circulando un fluido Tipos de sensor de flujo De pistón.- Consiste en un pistón que cambia de posición, empujado por el flujo circulante. El pistón puede regresar a su posición inicial por gravedad o por medio de un resorte. El pistón contiene en su interior un imán permanente. Cuando el pistón se mueve el imán se acerca y activa un reed switch, que cierra o abre (según sea la configuración) el circuito eléctrico. De paleta (compuerta).- Su mecanismo consiste en una paleta que se ubica transversalmente al flujo que se pretende detectar. El flujo empuja la paleta que está unida a un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor de flujo y apaga o enciende un interruptor en el exterior del sensor. Para ajustar la sensibilidad del sensor se recorta el largo de la paleta. De elevación (tapón).- Su mecanismo consiste en un tapón que corta el flujo. Del centro del tapón surge un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor. Ese eje empuja un interruptor ubicado en el exterior del sensor. 8. SENSORES 30 de septiembre de 2011 8 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Sensores de efecto Hall El efecto Hall consiste en la aparición de un campo eléctrico en un conductor cuando es atravesado por un campo magnético. A este campo eléctrico se le llama campo Hall. Este efecto fue descubierto en 1879 por el físico estadounidense Edwin Herbert Hall. Los sensores basados en efecto Hall constan de un elemento conductor o semiconductor y un imán. Cuando un objeto ferromagnético se aproxima al sensor, el campo que provoca el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto, siempre que sea ferromagnético. Aplicaciones de sensores de efecto Hall Una de las aplicaciones de los sensores por efecto Hall que más se ha instalado en la industria, en especial en la automotriz, es como reemplazo del sensor inductivo (basado en un imán ermanente y una bobina). Se utilizan también chips por efecto Hall como interruptores accionados por el campo magnético de un imán. Un caso concreto es en los sensores de los sistemas de alarma (aquellos que se colocan en puertas y ventanas, para detectar su apertura). Estos interruptores tienen la ventaja de no sufrir fricción al ser accionados, ya que el único elemento que toma contacto es el campo magnético. Sensores de humedad El sensor de humedad mide o detecta variables químicas o físicas que
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determinan el grado de humedad, por ejemplo, el SHT11 es un sensor integrado de humedad calibrado en fábrica con salida digital mediante un bus serie síncrono y protocolo específico. El dispositivo también dispone de un sensor de Temperatura integrado para compensar la medida de humedad dependiendo de la temperatura, en casos extremos. Sensores de temperatura Estos sensores actúan a distintos cambios de temperaturas, existen muchos sensores, los mas importantes son los siguientes: Termopar o termocupla Esta formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje, que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. 9. SENSORES 30 de septiembre de 2011 9 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Tipos de termopares Tipo K (Cromo (Ni-Cr) Chromel / Aluminio (aleación de Ni -Al) Alumel): con una amplia variedad de aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rango de temperatura de -200º C a +1.372º C y una sensibilidad 41µV/° C aprox. Posee buena resistencia a la oxidación. Tipo E (Cromo / Constantán (aleación de Cu-Ni)): No son magnéticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/° C. Tipo J (Hierro / Constantán): debido a su limitado rango, el tipo J es menos popular que el K. Son ideales para usar en viejos equipos que no aceptan el uso de termopares más modernos. El tipo J no puede usarse a temperaturas superiores a 760º C ya que una abrupta transformación magnética causa un desajuste permanente. Tienen un rango de - 40º C a +750º C y una sensibilidad de ~52 µV/° C. RTD Los detectores de temperatura resistivos son sensores de temperatura basados en la variación de la resistencia de un conductor con la temperature. Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los electrones y reduciéndose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitación, y mayor resistencia. Pt 100 Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los electrones y reduciéndose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitación, y mayor resistencia. El platino es el elemento mas indicado para el fabricación de sensores de temperaturas por resistencias, ya que posee: 1. Alto coeficiente de temperatura. 2. Alta resistividad, lo que permite una mayor variación de resistencia por cada grado centígrado. 3. Relación lineal resistencia – temperatura. 4. Rigidez y ductilidad lo que facilita el proceso de fabricación de la sonda de resistencia. 5. Estabilidad de sus características durante su vida útil. 10. SENSORES 30 de septiembre de 2011 10 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Sensores magnéticos Los sensores magnéticos constan de un sistema de contactos cuyo accionamiento vendrá ocasionado por la aparición de un campo magnético. Los contactos se cerrarán bajo la influencia de un campo magnético provocado por un dispositivo imantado alojado en el objeto a detectar, en los cilindros neumáticos el imán permanente va integrado en el émbolo, estos cuando el campo magnético se acerca al sensor, estos transmiten una señal eléctrica o neumática a los controles, electro válvulas o elementos de conmutación neumáticos. Aplicaciones: Campo de aplicación: Automatismos, acondicionamiento, control de cadenas transportadoras. Sensores de presión Los sensores de presión están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con micro controladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviación, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado. Tipos Tuvo burdon.- Tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión el el interior del tubo, este tiende a enderezarce y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora por medio de un sistema de piñon y cremallera Diafragma.- En estos al aplicar presión, el movimiento se aproxima a una relación lineal en un intervalo de medida lo mas amplio
posible con un minimo de isteresis, estas se utiliza para pequeñas presiones. Sensores de luz: Fotorresistencia (LDR) Es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Fotodiodo Es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. • 11. SENSORES 30 de septiembre de 2011 11 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Sensores fotoeléctricos Esta basado en la generación de un haz luminoso por parte de un fotoemisor, que se proyecta bien sobre un fotorreceptor, o bien sobre un dispositivo reflectable. Existen cuatro tipo de sensores fotoeléctricos, las cuales se agrupan según el tipo de detección, estos son: a. Sensores de barrera.- cuando existe un emisor y un receptor apuntados unos a los otros. b. Sensore réflex.- cuando la luz es reflejada por un reflector especial cuya particularidad es que devuelve la luz en el mismo Angulo que la recibe c. Sensores auto réflex.- son iguales a los de los tipo anterior pero, excepto que, el emisor tirne un lente que polariza la luz en un sentido y el receptor la recibe mediante un lente con polarización a 90 grados del primero. Con esto el control no responde a objetos muy brillosos que puedan reflejar la señal emitida. 12. SENSORES 30 de septiembre de 2011 12 Instrumentación Y Mediciones Electrónicas Conclusiones: Mediante las recopilaciones de informaciones de sensores, con la finalización del informe y mediante la práctica “realizando un proyecto con sensores”, se pudo asimilar el concepto “definición, características, tipos, aplicaciones”, sus reacciones, comportamiento de los distintos tipos de sensores con los que se trabajo, obteniendo así los conocimientos claros y precisos del funcionamiento y aplicaciones en la vida diaria de los sensores, por lo que, es de gran utilidad conocer los varios tipos de sensores y sus características para diseñar sistemas de clasificación y reconocimiento de patrones para que operen dentro de las normas y restricciones del mecanismo en el que se está trabajando. En la actualidad los sensores se han convertido en dispositivos fundamentales para la realización de instrumentos y herramientas en las actividades del hombre, ya sea para sus necesidades como ser, protección, prevención, comodidad, seguridad, etc. o para fuentes económico como ser, ventas, negocios, etc. MARCO CONCEPTUAL
Sensores es un concepto genérico que hace referencia a diferentes tipos de sensores. Bajo esta palabra de sensores se entiende tanto las unidades que emite una señal analógica, como las unidades que emite una señal binaria (encendido o apagado). En todos aquellos lugares donde no sea posible detectar magnitudes eléctricas se requiere la sensores. Convierte una magnitud física en una magnitud eléctrica. Encontrará en nuestra gama de productos sensores para diferentes magnitudes físicas. En las siguientes categorías encontrará sensores para diferentes aplicaciones. Los sensores de temperatura son tal vez los más conocidos y usados. Los Pt100 o termoelementos es sensores que tienen un campo amplio de aplicaciones en la industria y la investigación. Como consecuencia, existe también una amplia variedad. Además, para aplicaciones especiales se puede fabricar sensores específ icos. Otro campo importante de la sensores son los medidores de presión. También aquí la oferta de sensores de presión es muy grande debido a la gran variedad de ámbitos de uso. En caso que no encuentre el sensor adecuado, llámenos. La gama de productos se completa con indicadores de nivel y sensores de fuerza, así como electrodos pH y Redox. Para que pueda incluir los sensores en su proceso, la mayoría de los sensores disponen de componentes adicionales para la adaptación. Por ejemplo, existen manguitos soldados y tornillos de sujeción para sensores de temperatura o soportes de electrodo para pH. Para preguntas sobre la sensores u otros productos de nuestra gama de instrumentos o balanzas, póngase en contacto con nosotros en el número de teléfono 902 044 604 para España, para Latinoamérica e internacional +34 967 543 695 o en el número +56 2 24053238 para Chile y nuestros técnicos le asesorarán con mucho gusto.
CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES Aunque es un poco complicado realizar una clasificación única, debido a la gran cantidad de sensores que existen actualmente, las siguientes son las clasificaciones mas generales y comunes. CLASIFICACIÓN DE SENSORES Los sensores de interés para la manufactura se pueden clasificar como sigue: Sensores mecánicos: para medir cantidades como posición, forma, velocidad, fuerza, torque, presiòn, vibraciòn, deformación y masa. Sensores eléctricos: para medir voltaje, corriente, carga y conductividad. Sensores magnéticos: para medir campo, flujo y permeabilidad magnética. Sensores térmicos: para medir temperatura, flujo, conductivadad y calor específico. Otros tipos como acústicos, ultrasónicos, químicos, ópticos, de radiacìón, láser y de fibra óptica. •
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De acuerdo con su aplicación, un sensor puede estar formado por materiales metálicos, no metálicos, orgánicos o inorgánicos, y por fluidos, gases, plasmas o semiconductores. Al
usar características especiales de esos materiales, los sensores convierten la cantidad o propiedad medida en una salida analógica o digital. Por ejemplo, el funcionamiento de un termómetro ordinario de mercurio, se basa en la diferencia entre la dilatación térmica del mercurio y la del vidrio. Un tipo de clasificación muy básico es diferenciar a los sensores entre PASIVOS o ACTIVOS; los sensores activos generan la señal de salida sin la necesidad de una fuente de alimentación externa, mientras que los pasivos si requieren de esta alimentación para poder efectuar su función. Sensores pasivos: Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir p or intermedio de una fuente auxiliar. Ejemplo: sensores de parámetros variab les (de resistencia variable, de capacidad variable, de inductancia va riable). •
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Sensores activos o generadores de señal: Son aquellos que generan señales representativas de las agnitudes a medir en forma autónoma, sin requerir de fuente alguna de alimentación. Ejemplo: sensores piezoeléctricos, fotovoltaícos, termoeléctricos, electroquímicos, magnetoeléctricos. •
Según el tipo de señal que proveen a la salida: Todo o nada, son los sensores que solo poseen dos estados, y que, estos estados, únicamente están separados por un valor umbral de la variable monitoreada. Digitales, estos sensores proporcionan una señal codificada en pulsos o sistemas como BCD, binario, etcétera. Analógicos, estos sensores proporcionan un valor de voltaje o corriente, donde la señal más común utilizada en aplicaciones industriales es un circuito de corriente de 2 hilos y 4-20 mA. Según el tipo de magnitud física a detectar: •
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a.
Medición de temperatura.
Pirómetro óptico Pirómetro de radiación. Termistor. Termopar. a. b.
Medición de esfuerzos y deformaciones. Medición de movimiento.
Grandes distancias: Radar, láser, Ultrasonido, etc. Distancias pequeñas: Métodos ópticos. Métodos inductivos (LDT y VDT). Métodos resistivos y capacitivos. Posición linear o angular:
Codificadores increméntales. Codificadores absolutos. Transductores capacitivos.
a.
Sensores de Presencia o Proximidad.
Inductivos. Capacitivos. Fotoeléctricos. De efecto Hall. Radiación. Infrarrojos. a.
Sistemas de visión artificial.
Cámaras CCD. a.
Sensores de humedad y punto de rocío. Humedad en aire – gases.
Humedad en sólidos. Punto de rocío. a.
Sensores de caudal.
De sólidos, líquidos o gases. Presión diferencial. Medidores magnéticos. Medidores por fuerzas de Coriolis. Medidores de área variable. Medidores de desplazamiento positivo. a.
Sensores de nivel.
De líquidos y sólidos. a. b.
Sensores de presión. Sensores de Fuerza y par.
Calibrador de tensión. De array táctil. a. b. c. d.
Sensores de intensidad lumínica. Sensores de aceleración. Sensores de velocidad lineal o angular. Sensores táctiles.
Matriz piezoeléctrica, óptica o capacitiva. Matriz de contactos. SENSORES DE LUZ Sensores reflectivos y por intercepción Los sensores de objetos por reflexión están basados en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser, etc.) y una célula receptora del reflejo de esta señal, que puede ser un fotodiodo, un fototransistor, LDR, incluso chips especializados, como los receptores de control remoto. Con elementos ópticos similares, es decir emisor-receptor, existen los sensores "de ranura" (en algunos lugares lo he visto referenciado como "de barrera"), donde se establece un haz directo entre el e misor y el receptor, con un espacio entre ellos que puede ser ocupado por un objeto.
LDR (Resistor dependiente de luz) Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms). FOTOCELDAS La conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico se llama generación fotovoltaica. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como ef ecto fotoeléctrico, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como energía para alimentar circuitos. Esta misma energía se puede utilizar, obviamente, para producir la detección y medición de la luz. FOTODIODOS El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una unión PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor está expuesto a la luz a través de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su diseño y construcción será especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Todos los semiconductores tienen esta sensibilidad a la luz, aunque en el caso de los fotodiodos, diseñados específicamente para esto, la construcción está orientada a lograr que esta sensibilidad sea máxima. FOTOTRANSISTORES Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, están compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y produzca el efecto fotoeléctrico. CCD Y CÁMARAS DE VIDEO La abreviatura CCD viene del inglés Charge-Coupled Device, Dispositivo Acoplado por Carga. El CCD es un circuito integrado. La característica principal de este circuito es que posee una matriz de celdas con sensibilidad a la luz alineadas en una disposición físicoeléctrica que permite "empaquetar" en una superficie pequeña un enorme número de elementos sensibles y manejar esa gran cantidad de información de imagen (para llevarla al exterior del microcircuito) de una manera relativamente sencilla, sin necesida d de grandes recursos de conexiones y de circuitos de control. SENSORES DE PRESIÓN
En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación. SENSORES DE FUERZA La aplicación de una fuerza al área activa de detección del sensor se traduce en un cambio en la resistencia eléctrica del elemento sensor en función inversamente proporcional a la fuerza aplicada. SENSORES DE CONTACTO Para detectar contacto físico del robot con un obstáculo se suelen utilizar interruptores que se accionan por medio de actuadores físicos. Un ejemplo muy clásico serían unos alambres elásticos que cumplen una función similar a la de las antenas de los insectos. En inglés les llaman "whiskers" (bigotes), relacionándolos con los bigotes sensibles de los animales como —por ejemplo— los perros y gatos. También se usan bandas metálicas que rodean al robot, o su frente y/o parte trasera, como paragolpes de autos. SENSORES DE SONIDO El uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dos aplicaciones: primero, dentro de un sistema de medición de distancia, en el que el micrófono recibe sonidos emitidos desde el mismo robot luego de que éstos rebotan en los obstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema de sonar; y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente y utilizarlo en algún sentido, como recibir órdenes a través de palabras o tonos, y, un poco más avanzado, determinar la dirección de estos sonidos. Como es obvio, ahora que se habla tanto de robots para espionaje, también se incluyen micrófonos para tomar el sonido ambiente y transmitirlo a un sitio remoto. SENSORES DE TEMPERATURA Termistor Un termistor es un resistor cuyo valor varía en función de la temperatura. Existen dos clases de termistores: NTC (Negative Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Negativo), que es una resistencia variable cuyo valor se decrementa a medida que aumenta la temperatura; y PTC (Positive Tempera ture Coefficient, Coeficiente de Temperatura Positivo), cuyo valor de resistencia eléctrica aumenta cuando aumenta la temperatura. RTD Los sensores RTD (Resistance Temperature Detector), basados en un conductor de platino y otros metales, se utilizan para medir temperaturas por contacto o inmersión, y en especial para un rango de temperaturas elevadas, donde no se pueden utilizar semiconductores u otros materiales sensibles. Su funcionamiento está basados en el hecho de que en un metal, cuando sube la temperatura, aumenta la resistencia eléctrica.
Termocuplas El sensor de una termocupla está formado por la unión de dos piezas de metales diferentes. La unión de los metales genera un voltaje muy pequeño, que varía con la temperatura. Su valor está en el orden de los milivolts, y aumenta en proporción con la temperatura. Este tipo de sensores cubre un amplio rango de temperaturas: -180 a 1370 °C. SENSORES DE HUMEDAD La detección de humedad es importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Una humedad excesiva puede afectar los circuitos, y también la mecánica de un robot. Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones. SENSORES DE PROXIMIDAD Los sensores de proximidad que se obtienen en la industria son resultado de la necesidad de contar con indicadores de posición en los que no existe contacto mecánico entre el actuador y el detector. Pueden ser de tipo lineal (detectores de desplazamiento) o de tipo conmutador (la conmutación entre dos estados indica una posición particular). Hay dos tipos de detectores de proximidad muy utilizados en la industria: inductivos y capacitivos. Los detectores de proximidad inductivos se basan en el fenómeno de amortiguamiento que se produce en un campo magnético a causa de las corrientes inducidas (corrientes de Foucault) en materiales situados en las cercanías. El material debe ser metálico. Los capacitivos funcionan detectando las variaciones de la capacidad parásita que se origina entre el detector propiamente dicho y el objeto cuya distancia se desea medir. Se emplean para medir distancias a objetos metálicos y no metálicos, como la madera, los líquidos y los materiales plásticos. SENSORES INFRARROJOS Es un dispositivo electrónico capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos,ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible. SENSORES QUÍMICOS
Sensor químico luminiscente sobre fibra óptica, fabricado por la Universidad Complutense de Madrid, para la medida del oxigeno disuelto.
La función de estos sensores es dar lugar a una magnitud física (conductancia, resistencia,...) la cual pueda ser capturada por el hardware de adquisición. Dicha magnitud debería reflejar en menor o mayor la exposición de los sensores a la muestra olorosa.
El funcionamiento de estos sensores es básicamente el siguiente: tras ser expuestos los sensores a un determinado gas o mezcla de ellos la magnitud física antes mencionada se ve alterada en una manera teóricamente diferente según la sustancia a la que se expone. En el caso más simplificado en el que sólo se emplee un sensor, éste debería sufrir una variación de magnitud tal que ésta fuese característica de la sustancia a la que se expone.
Tipos de sensores químicos Los tipos de sensores más ampliamente utilizados son cuatro:
basados en semiconductor de óxido metálico (Metal-Oxide Semiconductor), basados en onda acústica de superficie (Surface Acoustic Wave, SAW), ópticos, basados en fotoionización y los basados en resistencia (Chemiresistors). basados en semiconductor de óxido metálico, estos sensores están formados por una fina lámina de semiconductor de cierto óxido metálico. Tras la exposición tiene lugar un cambio en la conductancia del material y esto es el lo que se utiliza para caracterizar la sustancia olorosa. Estos sensores son comercialmente accesibles y tienen buena sensibilidad pero para su correcto funcionamiento deben operar a temperaturas entre 100 °C y 600 °C lo cual hace que consuman más potencia que aquellos que pueden funcionar a temperaturaambiente siendo difícilmente adaptables a dispositivos portátiles por razones obvias. basados en onda acústica de superficie, estos sensores hacen uso de las ondas acústicas conocidas como ondasRayleigh en honor de su descubridor. El funcionamiento es el siguiente: estos sensores están formados por un materialpiezoeléctrico (normalmente un cuarzo) el cual se recubre con una delgada capa de un material (en la mayoría de los casos se usa un polímero) que reacciona en contacto con ciertos gases, dicha estructura es excitada mediante señales de radiofrecuencia las cuales varían su frecuencia inicial de excitación tras la aparición de las mencionadas ondas de superficie las cuales se inducen en la estructura cuando ésta entra en contacto con la sustancia olorosa objetivo. Las ventajas de este tipo de sensores son su alta sensibilidad y que pueden ser producidos en •
masa con alta reproducibilidad (es decir, se puede fabricar una cantidad elevada de los mismos y su comportamiento es parecido con cierta tolerancia). Sin emb argo, dado que han de excitarse con radiofrecuencia el aumento de la miniaturización puede ser un problema a la hora de aplicar dicha excitación.
CONCLUSIONES PRIEMRO RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA Y WEB GRAFIA:
Los sensores
Sensores Sensores es un concepto genérico que hace referencia a diferentes tipos de sensores. Bajo esta palabra de sensores se entiende tanto las unidades que emite una señal analógica, como las unidades que emite una señal binaria (encendido o apagado). En todos aquellos lugares donde no sea posible detectar magnitudes eléctricas se requiere la sensores. Convierte una magnitud física en una magnitud
eléctrica. Encontrará en nuestra gama de productos sensores para diferentes magnitudes físicas. En las siguientes categorías encontrará sensores para diferentes aplicaciones. Los sensores de temperatura son tal vez los más conocidos y usados. Los Pt100 o termoelementos es sensores que tienen un campo amplio de aplicaciones en la industria y la investigación. Como consecuencia, existe también una amplia variedad. Además, para aplicaciones especiales se puede fabricar sensores específicos. Otro campo importante de la sensores son los medidores de presión. También aquí la oferta de sensores de presión es muy grande debido a la gran variedad de ámbitos de uso. En caso que no encuentre el sensor adecuado, llámenos. La gama de productos se completa con indicadores de nivel y sensores de fuerza, así como electrodos pH y Redox. Para que pueda incluir los sensores en su proceso, la mayoría de los sensores disponen de componentes adicionales para la adaptación. Por ejemplo, existen manguitos soldados y tornillos de sujeción para sensores de temperatura o soportes de electrodo para pH. Para preguntas sobre la sensores u otros productos de nuestra gama de instrumentos o balanzas, póngase en contacto con nosotros en el número de teléfono 902 044 604 para España, para Latinoamérica e internacional +34 967 543 695 o en el número +56 2 24053238 para Chile y nuestros técnicos le asesorarán con mucho gusto. En los siguientes enlaces encontrará sensores según su magnitud: Caudal / Flujo
Distancia
Humedadl
Indicador de nivel
Gas
Luz
Valor de pH
Redox
Presión
Sonido
Temperatura
Vibración / Oscilación
Para solucionar una tarea de medición y control se necesitan, además de la sensores, otros equipos. Estos equipos también los encuentra en nuestra amplia gama de productos. Para cambiar de categoría pinche simplemente sobre la imagen respectiva.
Se encuentra en la categoría sensores. La sensores es un componente esencial de la automatización moderna, ya que las instalaciones deben detectar muchas magnitudes físicas. El trabajo de la sensores es de hacer legible las magnitudes físicas como presión, temperatura o fuerza, convirtiendo estas en señales eléctricas. Para ello es necesario alcanzar una alta precisión, los sensores no deben influir demasiado en el proceso y el tiempo de
reacción debe mantenerse los más corto posible. Para cumplir con tales exigencias se usan un sinnúmero de efectos físicos. Por ejemplo, para la medición de temperatura se usan materiales que con el cambio de temperatura cambian la resistencia eléctrica. Por otro lado, los electrodos de pH y Redox dan una tensión constante. Otro campo de la sensores son los sensores que no disponen de una señal de salida analógica, sino más bien de una señal de salida binaria (encendido o apagado). Un ejemplo de ello son los sensores de nivel. Muchas aplicaciones no requieren que la medición de nivel sea precisa. Es suficiente detectar cuándo se ha superado cierto nivel. Esto se consigue por ejemplo con los sensores de nivel capacitivos. Este da una señal de salida cuando el líquido alcanza el sensor. Un controlador ajustado puede reaccionar así a tiempo.
SENSORES •
Bibliografía: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensorwww.sensors.com http://www.xrobotics.com/sensores.htm http://www.electronicaestudio.com/sensores.htm http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/sens_transduct/que_es.htm http://www.directindustry.es/cat/medida-sensores-caudal-presion-temperatura-nivel-AB.html
