Tipos de Sensores

Universidad de Aquino Bolivia

Ingenieria de Con trol

TIPOS DE SENSORES INTRODUCCION Los sensor sensores es son dispos dispositi itivos vos electró electróni nicos cos con la capaci capacidad dad de detectar detectar la varia variaci ción ón de una una magn magnit itud ud físi física ca tales tales como como tempe tempera ratu tura ra,, ilum ilumin inac ació ión, n, movimiento y presión; y de convertir el valor de ésta, en una señal eléctrica ya sea analógica o digital. Un sensor es un elemento idóneo para tomar, percibir o sensar una señal física proven provenien iente te del medio medio ambien ambiente te y convert convertirl irla a en una una señal señal de natura naturalez leza a transducible. Un sensor o captador convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética. Estos Estos ele elemen mentos tos tienen tienen un signif significa icado do muy profun profundo: do: la amplia ampliació ción n de los senti sentido doss para para adqu adquir irir ir un cono conoci cimi mien ento to de cant cantid idad ades es físic físicas as,, que que por por su naturaleza o tamaño, no pueden ser percibidas. Los sentidos en los seres humanos tienen un papel muy importante, ya que están encargados de ayudarnos a tomar decisiones a las respuestas de los estímulos del medio ambiente. Éstos tienen el papel de transmitir al cerebro, que condic condicion iones es pueden pueden afectar afectar nuest nuestro ro cuerpo cuerpo y poder poder tener tener control control sobre sobre el comportamiento normal de los órganos para que el sistema humano funcione adecuadamente. En la industria, los sensores son dispositivos encargados de percibir las variables físi física cas, s, tale taless como como:: pres presió ión, n, temp temper erat atur ura, a, pH, pH, nive nivel, l, fluj flujo, o, entr entre e otra otras, s, controladas por un sistema que sigue una serie de instrucciones para verificar si el proceso está o no está funcionando. Estos dispositivos se pueden llamar elementos primarios, ya que se encargan de sensar el valor de una variable va riable dependiendo de lo que se esté controlando.

Página 1



OBJETIVO El objetivo del presente trabajo practico es observar, analizar y clasificar los tipos de sensores que existen en la actualidad y sus diversas aplicaciones al igual que su utilización en la vida real ya sea en la empresa u hogar. OBJETIVOS ESPECIFICOS •

Clasificar los tipos de sensores que existen

•

Analizar los sensores y su utilización practica

•

Entender la importancia importancia de los sensores y su aplicación industrial

•

Identificar los sensores de acuerdo a su utilización practica

FUNDAMENTO TEORICO SENSORES Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las Las varia variabl bles es de instr instrum umen entac tació ión n pued pueden en se serr por por ejem ejempl plo: o: tempe tempera ratu tura ra,, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza fuerza,, torsió torsión, n, humeda humedad, d, pH, etc. Una magnit magnitud ud eléctri eléctrica ca puede puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un senso sensorr de hume humeda dad) d),, una una Tensi Tensión ón eléc eléctr tric ica a (com (como o en un termo termopa par) r),, una una corriente eléctrica (como en un fototransistor). Un senso sensorr dife diferen rencia cia de un tran transd sduc ucto torr en que que el se sens nsor or es está tá sie siemp mpre re 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

Página 2



CARACTERISTICAS DE UN SENSOR 

Rango Rango de me medi dida da:: domi domini nio o en la magn magnit itud ud me medi dida da en el que que pued puede e 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.



Resolució Resolu ción: n: mínim mínima a variaci variación ón de la magnit magnitud ud de entrad entrada a que puede 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.



Convier Conv ierte te una una vari variab able le físi física ca (por (por eje ejemp mplo lo,, tempe tempera ratu tura ra,, dist distan anci cia, a, presión) en otra variable diferente, generalmente en una señal eléctrica.



Son codifi codificad cadore oress (Encod (Encoders ers), ), efector efectores, es, convert convertido idores res,, detect detectore ores, s, transductores e iniciadores.



No siempre generan una señal eléctrica. Ejemplo. Los finales de carrera neumáticos, generan cambios de presión.



Funcionan con contacto físico y sin contacto físico. Ejemplos, finales de carrer carrera, a, sensor sensores es de fuerza( fuerza(con contac tacto to físico físico), ), barrer barreras as fotoelé fotoeléctri ctricas cas,, barr barrer eras as de aire, aire, detec detecto tore ress de infr infrar arro rojo jos, s, senso sensore ress de refl reflexi exión ón ultrasónicos, sensores magnéticos(sin contacto físico).



En procesos controlados, son “preceptores” que supervisan un proceso, indi indica cand ndo o los los error errores es,, recog recogie iend ndo o los los es esta tado doss y trans transmi miti tien endo do esta esta información a los demás componentes del proceso.

Página 3



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 indica indicador dor (posib (posiblem lement ente e a través través de un convert convertido idorr analóg analógico ico a digital 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 Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos. circuitos. RESOLUCION Y PRECISION La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida. La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigu sigue e una una dist distri ribu buci ción ón norm normal al o simi simila lar, r, lo cual cual es frecu frecuen ente te en erro errore ress accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión. Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida

TIPOS DE SENSORES En la sigu siguie ient nte e tabl tabla a se indi indica can n algu alguno noss tipo tiposs y ejem ejempl plos os de sens sensor ores es electrónicos.

Magnitud

Transductor Potenciómetro Posición lineal o angular Encoder Sensor Hall Transformado Transformadorr diferencial diferencial de de variación lineal Galga extensiométrica Desplazamiento y deformación Magnetoestrictivos Magnetorresistivos LVDT

Característica Analógica Digital Digital Analógica Analógica A/D Analógica Analógica Página 4



Dinamo tacométrica Encoder Detector inductivo Velocidad lineal y angular Servo-inclinómetros RVDT Giróscopo Acelerómetro Aceleración Servo-accelerómetros Galga extensiométrica Fuerza y par (deformación) Triaxiales Triaxiales Membranas Presión Piezoeléctricos Manómetros Digitales Turbina Caudal Magnético Termopar Termopar RTD Temperatura Temperatura Termistor Termistor NTC Termistor Termistor PTC [Bimetal - Term - Termostato ostato ]] Inductivos Sensores de presencia Capacitivos Ópticos Matriz de contactos Sensores táctiles Piel artificial Cámaras de video Visión artificial Cámaras CCD o CMOS Sensor de proximidad

Sensor final de carrera Sensor capacitivo Sensor inductivo Sensor fotoeléctrico

Sensor acústico (presión (presión micrófono sonora)) sonora Sensores de acidez IsFET fotodiodo Fotorresistencia Sensor de luz Fototransistor Célula fotoeléctrica

Analógica Digital Digital A/D Analógica Analógico Analógico A/D Analógica Analógica Digital Analógica Analógica Analógica Analógica Analógica Analógica I/0 I/0 I/0 I/0 y Analógica I/0 Analógica Procesamiento digital Procesamiento digital Analógica Analógica Analógica Analógica Analógica Analógica Analógica Analógica Página 5


Sensores captura de movimiento


Sensores 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 fuerz fuerza a grav gravit itato atori ria a que que se eje ejerc rce e sobr sobre e él en comp compar arac ació ión n con con la fuer fuerza za gravitatoria ejercida sobre un objeto de masa conocida. ANALOGIA CON LOS SENTIDOS Los sensores cumplen una función análoga a los cinco sentidos del ser humano encargados de tomar decisiones frente a los estímulos del medio ambiente. Tenemos Tenemos órganos órganos sensores sensores en nuestro nuestro cuerpo cuerpo desarrolla desarrollados dos para captar diferentes fenómenos físicos como olor, gusto, sonido, visión y tacto. Y de tran transsmitir itir al ce cere reb bro info inform rmac aciión para ara pode poderr ten tener con contro trol sobr sobre e el comportamiento normal del cuerpo.

Los sistemas de control utilizados en el medio ya sean electrónicos o mecánicos son muy similares a los del ser humano, tanto en el sistema de detección como en el de procesamiento y corrección. El ser humano utiliza cinco tipos de sensores para detectar los cambios y percibir los fenómenos naturales, los cuales comúnmente conocemos como los cinco sentidos.Los indicadores sensitivos son los encargados de sensar la información del medio, tanto externo como interno, en el que se desarrolla la vida de un individuo. El entorno posee una cantidad de cosas que llaman la atención, la variedad de estím estímul ulos os que que se recib reciben en cons consci cien ente teme ment nte, e, y los los que que recib reciben en sin sin dars darse e cuenta.Esa información siempre provoca una respuesta en el ser vivo, más lenta o más rápida, pero imprescindible para mantener la vida. A ésta le damos el nombre de Estimulo.

FUNDAMENTO PRACTICO APLICACIÓN DE LOS TIPOS DE SENSORES Detectores de ultrasonidos

Página 6



Los detectores de ultrasonidos resuelven los problemas de detección de objetos de prác prácti tica cam mente ente cual cualqu quie ierr mate materi rial al.. Trab Trabaj ajan an en ambi ambien ente tess seco secoss y polvorientos. Normalmente se usan para control de presencia/ausencia, distancia o rastreo. Interruptores básicos Se consig consiguen uen interr interrup uptor tores es de tamaño tamaño estánd estándar, ar, miniatu miniatura, ra, submin subminiatu iatura, ra, herméticamente sellados y de alta temperatura. Los mecanismos de precisión se ofrecen con una amplia variedad de actuadores y características operativas. Esto Estoss inter interru rupt ptor ores es son son idón idóneo eoss para para apli aplica caci cion ones es que que requ requie iera ran n tama tamaño ño reducido, poco peso, repetitividad y larga vida. Interruptores final de carrera Descripción: El microswitch es un conmutador de 2 posiciones con retorno a la posición de reposo y viene con un botón o con una palanca de accionamiento, la cual también puede traer una ruedita. Funcionamiento: En estado de reposo la patita común (COM) y la de contacto normal normal cerrad cerrado o (NC), (NC), están están en contac contacto to perman permanent ente e hasta hasta que la presió presión n aplicada a la palanca del microswitch hace saltar la pequeña platina acerada interior y entonces el contacto pasa de la posición de normal cerrado a la de normal normal abierto abierto (NO), se puede puede esc escuch uchar ar cuando cuando el micros microswit witch ch cambia cambia de estado, porque se oye un pequeño clic, esto sucede casi al final del recorrido de la palanca. Interruptores manuales Estos Estos son los sensor sensores es más básico básicos, s, incluy incluye e pulsa pulsador dores, es, llaves llaves,, sel select ectore oress rotativos y conmutadores de enclavamiento. Estos productos ayudan al técnico t écnico e ingeniero con ilimitadas opciones en técnicas de actuación y disposición de componentes. Productos encapsulados Dise Diseñ ños robu robusstos, tos, de alta altass pres presta taci cio ones y resi resisstent tentes es al ento entorn rno o o herméticamente sellados. Esta selección incluye finales de carrera miniatura, inter interru rupt ptor ores es básic básicos os es está tánd ndar ar y mini miniatu atura ra,, inter interru rupt ptor ores es de palan palanca ca y pulsadores luminosos. Productos para fibra óptica El grupo de fibra óptica está especializado en el diseño, desarrollo y fabricación de componentes optoelectrónicos activos y submontajes para el mercado de la fibra óptica. Los productos para fibra óptica son compatibles con la mayoría de los los cone conect ctor ores es y cabl cables es de fibra fibra óptic óptica a multi multimo modo do están estánda darr disp dispon onib ible less actualmente en la industria. Productos infrarrojos La optoelectrónica es la integración de los principios ópticos y la electrónica de semicondu semiconductore ctores. s. Los component componentes es optoelectró optoelectrónico nicoss son sensores sensores fiables y

Página 7



económicos. Se incluyen diodos emisores de infrarrojos (IREDs), sensores y montajes. Sensores para automoción Se incluyen sensores de efecto Hall, de presión y de caudal de aire. Estos sensores son de alta tecnología y constituyen soluciones flexibles a un bajo costo. Su flexibilidad y durabilidad hace que sean idóneos para una amplia gama de aplicaciones de automoción. Sensores de caudal de aire Los sensores de caudal de aire contienen una estructura de película fina aislada térmicamente, que contiene elementos sensibles de temperatura y calor. La estructura de puente suministra una respuesta rápida al caudal de aire u otro gas que pase sobre el chip. Sensores de corriente Los sensores de corriente monitorizan corriente continua o alterna. Se incluyen sensores de corriente lineales ajustables, de balance nulo, digitales y lineales. Los sensores de corriente digitales pueden hacer sonar una alarma, arrancar un motor, abrir una válvula o desconectar una bomba. La señal lineal duplica la forma de la onda de la corriente captada, y puede ser utilizada como un elemento de respuesta para controlar un motor o regular la cantidad de trabajo que realiza una máquina. Sensores de efecto Hall Son Son semi semico cond nduc ucto tore ress y por por su cost costo o no es está tán n muy muy difu difund ndid idos os pero pero en codificadores ("encoders") de servomecanismos se emplean mucho. Sensores de humedad Los sensor sensores es de humeda humedad d relati relativa/ va/tem temper peratu atura ra y humed humedad ad relativa relativa están están con configu figura rad dos con con circ circu uito itos inte integ grad rados que que pro propor porcio cionan una se señ ñal acondicionada. Estos sensores contienen un elemento sensible capacitivo en base de polímeros que interacciona con electrodos de platino. Están calibrados por láser y tienen una intercambiabilidad de +5% HR, con un rendimiento estable y baja desviación. Sensores de posición de estado sólido Los sensores de posición de estado sólido, detectores de proximidad de metales y de corriente, se consiguen disponibles en varios tamaños y terminaciones. Estos sensores combinan fiabilidad, velocidad, durabilidad y compatibilidad con diversos circuitos electrónicos para aportar soluciones a las necesidades de aplicación. Sensores de presión y fuerza Los sensores de presión son pequeños, fiables y de bajo costo. Ofrecen una excel excelen ente te repet repetit itivi ivida dad d y una una alta alta prec precis isió ión n y fiabi fiabili lida dad d bajo bajo cond condic icio ione ness

Página 8



ambien ambiental tales es variabl variables. es. Además Además,, presen presentan tan unas unas caract caracterí erísti sticas cas operati operativas vas constantes en todas las unidades y una intercambiabilidad sin recalibración. Sensores de temperatura Los Los senso sensore ress de temp temper eratu atura ra se catal catalog ogan an en dos dos se seri ries es dife difere rent ntes es:: TD y HEL/HRTS. Estos sensores consisten en una fina película de resistencia variable con la temperatura (RTD) y están calibrados por láser para una mayor precisión e intercambiabilidad. Las salidas lineales son estables y rápidas. Sensores de turbidez Los sensores sensores de turbid turbidez ez aporta aportan n una informac información ión rápida rápida y prácti práctica ca de la cantidad relativa de sólidos suspendidos en el agua u otros líquidos. La medición de la conductividad da una medición relativa de la concentración iónica de un líquido dado. Sensores magnéticos Los sensores magnéticos se basan en la tecnología magnetoresisitiva SSEC. Ofrecen una alta sensibilidad. Entre las aplicaciones se incluyen brújulas, control remoto remoto de vehícu vehículos los,, detecc detección ión de vehícu vehículos los,, rea realid lidad ad virtua virtual, l, sensor sensores es de posición, sistemas de seguridad e instrumentación i nstrumentación médic médica. a. Sensores de presión Los sensores de presión están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con microcontroladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temp temper erat atur ura, a, y capa capaci cida dad d de comu comuni nica caci ción ón digi digita tall dire direct cta a con con PC. PC. La Lass aplicac aplicacion iones es afines afines a estos estos produc productos tos incluy incluyen en instru instrumen mentos tos para para aviaci aviación, ón, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado.

CONCLUSIONES En conclusiòn podemos afirmar que los sensores tienen diversos estilos y las características de los sensores son extremadamente únicos y están diseñados para para ajust ajustar arse se a dive divers rsas as situ situac acio ione ness y entor entorno noss de mold moldeo eo.. Es posi posibl ble e determinar qué sensores funcionarán mejor en una determinada situación, si se observan las ventajas que ofrece cada sensor se nsor y se selecciona uno adecuado para su aplicación. Cualquiera sea la aplicación, los sensores pueden ayudarnos a rsolver rsolver innumerabl innumerables es situacione situacionesy sy encontrar encontrar solucione solucioness optimas optimas a diversas diversas situaciones, adecuados a la necesidad requerida para asegurar el éxito.

BIBLIOGRAFIA  http://www.scribd.com/people/view/8237066 

http://www.Tipos Sensores.mht

Página 9


 


http://www. Wikipedia, la enciclopedia libre.mht http:/www. varios tipos.mht

Página 10

Tipos de Sensores

Recommend Documents