ESCUELA POLITÉCNICA DEL

EJÉRCITO

SEDE - LATACUNGA

INGENIERIA ELECTRÓNICA

CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES MECÁNICOS Y

ELECTRÓNICOS

MATERIA:

Instrumentación y Sensores.

INTEGRANTES:

Xavier Suárez

NIVEL:

Quinto

PARALELO:

“B”

SENSORES DE POSICIÓN LINEAL O ANGULAR.

Finales de Carrera.- El final de carrera o sensor de contacto (también conocido

como "interruptor de límite"), son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos

situados al final del recorrido de un elemento móvil, con el objetivo de enviar

señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden

contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores

dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados. Generalmente estos

sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los

contactos y una cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso,

empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento

rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, como por ejemplo ascensores,

montacargas, robots, etc. Su estructura se encuentra en la Figura 1 [1]

Potenciómetros.- Son unos dispositivos capaces de medir la posición angular y

pequeños desplazamientos de posición lineal. Según el tipo de posición a medir

tendremos dos tipos distintos de dispositivos pero la idea básica es común. [2]

Constan de una resistencia a través de la cual hay una determinada diferencia de

potencial. Además hay un contacto unido a la resistencia pero que se puede deslizar

a su alrededor; este elemento es conocido como wiper. [2]

Figura 1. Estructura del Final de Carrera

El wiper se conecta físicamente al elemento cuyo movimiento vamos a medir.

Cuando este elemento se mueva el wiper se irá moviendo por la resistencia y la

tensión de salida en él (en el wiper) irá cambiando. Si medimos está tensión de

salida, podremos determinar cuánto se ha desplazado el wiper, y por lo tanto cuanto

se ha desplazado el elemento que pretendíamos controlar. Figura 2. [2]

Encoders.- Son sensores que generan señales digitales en respuesta al movimiento.

Están disponibles en dos tipos, uno que responde a la rotación, y el otro al

movimiento lineal. Cuando son usados en conjunto con dispositivos mecánicos tales

como engranajes, ruedas de medición o flechas de motores, estos pueden ser

utilizados para medir movimientos lineales, velocidad y posición. Ver Figura 3. [3]

1. Encoder Incremental

Este tipo de encoder se caracteriza porque determina su posición, contando el

número de impulsos que se generan cuando un rayo de luz, es atravesado por

marcas opacas en la superficie de un disco unido al eje. Ver Figura 4. [3]

Figura 2. Wiper

Figura 3. Estructura Externa del Encoders

Figura 4. Funcionamiento del Encoder Incremental

2. Encoder Absoluto

En el encoder absoluto, el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de

coronas circulares concéntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el

rotor queda dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en

código Gray. Ver Figura 5. [3]

Según la posición del disco, la luz emitida por cada emisor se enfrentará a un sector

opaco o transparente. [3]

Si se enfrenta a un sector opaco, la luz se refleja y el receptor recibe la señal.

Si se enfrenta a un sector transparente, la luz no se refleja y el receptor no

recibe la señal.

Las diferentes combinaciones posibles de sectores dan origen a una señal de salida

digital formada por cuatro bits que puede ser posteriormente procesada. [3]

Generalmente, los encoders incrementales proporcionan mayor resolución a un

costo más bajo que los encoders absolutos. Además, su electrónica es más simple ya

que tienen menos líneas de salida. [3]

SENSORES DE VELOCIDAD LINEAL O ANGULAR.

Dínamos Tacométricos.- Es un dispositivo que mide la velocidad angular de un eje

giratorio. Las unidades más comunes para expresar la velocidad angular son

rotaciones por minuto (r/min) y radianes por segundo. Ver en la Figura 8. [4]

Figura 5. Funcionamiento del Encoder Absoluto

Figura 6. Dínamo Tacométrico. [4]

Tabla 1. Características del Dínamo Tacométrico. [4]

El error de inversión se refiere a la diferencia de tensión cuando el motor y el

dinamo giran en diferente sentido. En la actualidad este dispositivo no se utiliza

tanto como en años atrás, debido a que han sido suplantados por los encoders

digitales. [4]

SENSORES DE PRESIÓN.

Piezoeléctricos.- Estos sensores como su nombre lo indica, se basan en el efecto

piezoeléctrico para realizar la detección. Básicamente el efecto en estos sensores, es

la aparición de una polarización eléctrica en un material al deformarse bajo la

acción de un esfuerzo. Ver Figura 12 [4]

Aplicaciones industriales más comunes

Control de sistemas hidráulicos o neumáticos a través de un sistema de adquisición de datos.

Sensores de presión manométrica, en donde se mide la presión respecto a la atmosférica, de modo que si la entrada de presión esta al aire, la salida de tensión

será ceso.

Caso especial de presión diferencial, en donde el sensor tiene dos entradas de

presión y la salida es proporcional a la diferencia de ambas.

Tensión de salida por cada 1000rpm 0.52 v

Máxima Corriente 10 mA

Tolerancia de la Tensión de Salida ± 15 %

Rango de Temperatura -20°C a 65°C

Linealidad con carga resistiva de 10k ± 0,7 %

Error en Inversión ± 1 %

Resistencia en los Bornes 56,6 Ω

Figura 7. Sensor de Presión Piezoeléctrico. [4]

SISTEMAS DE VISIÓN ARTIFICIAL.

Cámaras CCD.- Es un dispositivo compuesto por sensores de imagen que utilizan

elementos semiconductores fotosensibles en forma de arreglos matriciales. Los

receptores activos de este arreglo son distribuidos en pixeles individuales. [9]

En un sensor CCD se transforma la energía de la luz incidente en energía eléctrica. La

carga eléctrica de almacenada en la celda es posteriormente transportada utilizando un

registro de desplazamiento (shift register) para conformar una señal de video como puede

verse en la Figura 25. Cabe señalar que en las cámaras CCD se discretiza la imagen en

pixeles, sin embargo el valor de la carga eléctrica almacenado en cada celda no se digitaliza

en el arreglo CCD sino en una conversión posterior realizada por un conversor análogo-

digital. [5]

BIBLIOGRAFÍA.

[1] http://sensoresdeproximidad.galeon.com/

[2] http://cmapspublic2.ihmc.us/rid=1H2F7KSQB-DTVPLB-J47/potenciometro.pdf

[3] http://cmapspublic2.ihmc.us/rid=1H2F1807L-JP0SG2-J1J/encoder.pdf

[4] http://eie.ucr.ac.cr/uploads/file/proybach/pb_08_II/pb0811t.pdf

[5] http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/hernandez_g_d/capitulo3.pdf

Figura 25. CCD [9]