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SENSORES
Complementos de electrónica analógica I
Ing. Enrique M. Avila Perona
¿Qué es un Transductor? Un transductor es un dispositivo que transforma
un tipo de variable física (por ejemplo fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro.
Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés.
• Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión
(utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad).
Ing. Enrique M. Avila Perona
Otras Características Los transductores y los sensores pueden clasificarse
en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida. Los dos tipos son:
Transductores analógicos
Transductores digitales
Ing. Enrique M. Avila Perona
Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide.
Los transductores digitales producen una señal de salida
digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.
En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida.
Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Características deseables de los
transductores 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.
Precisión La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese
posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Características deseables de los
transductores Rango de funcionamiento
El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango.
Velocidad de respuesta
El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Características deseables de los
transductores Calibración El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los
procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente.
El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración.
Fiabilidad El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar
sujeto a fallos frecuentes durante el funcionamiento.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Clasificación de los sensores
según el tipo de magnitud Posición lineal o angular. Desplazamiento o deformación. Velocidad lineal o angular. Aceleración. Fuerza y par. Presión. Caudal. Temperatura. Presencia o proximidad. Táctiles. Intensidad lumínica. Sistemas de visión artificial.
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Sensores de Temperatura Clínicos
Resistencias
Termistores
Termopar
Diodos
Pirómetros de radiación
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Curvas de utilización
Ing. Enrique M. Avila Perona
Temperatura
Resistencias
Rt = Ro (1 + t)
Curvas
Aplicaciones
Puente de Wheaststone
Circuitos analógicos
Sondas
Ing. Enrique M. Avila Perona
•Resistencia de Platino o Níquel
•Precisos (-200ºC a 800ºC)
•Basados en el cambio de resistencia debido a la temperatura
(corriente fija -> cambio de tensión)
Pt100
Pt500
Temperatura – termómetros de resistencia
Puente de Wheaststone
Ing. Enrique M. Avila Perona
•Termistores
•Elementos semiconductores
•La resistencia varía con la temperatura
•PTC – R aumenta con T
•NTC – R disminuye con T
•Alta sensibilidad
•Grandes tolerancias
NTC
PTC
Protección de circuitos
eléctricos, motores...
Temperatura – PTC . NTC
•Basados en el efecto termoeléctrico
•La unión debe referenciarse, pues depende del material y de
la temperatura de trabajo.
• Delicados a la hora de conectar (bornas especiales)
Medida de temperatura
en hornos, maquinaria...
Temperatura – termopares
Sensores de Presión
Definición:
La presión está definida como la fuerza por
unidad de superficie: p= F/A
En el sistema internacional de medidas (SI)
está normalizada en pascal, el cuál a su vez
es igual a 1Newton/m2.
Ing. Enrique M. Avila Perona
DISTINTAS PRESIONES
La presión absoluta, que se mide con relación al cero absoluto de presión
La presión atmosférica es la presión ejercida por la atmósfera
terrestre.
La presión relativa es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica.
La presión diferencial es la diferencia entre dos presiones
El vacío es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica y la presión absoluta, cuando esta es menor a la atmosférica.
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Transductores de Presión Mecánicos
Tubo de Bourdon
Fuelle
Diafragma
Electromecánicos
Resistivos ,magnéticos, capacitivos, inductivos y
extensiométricos
Electrónicos
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Transductores de presión
Ing. Enrique M. Avila Perona
Tubo de Bourdon
Ing. Enrique M. Avila Perona
Diafragma
Ing. Enrique M. Avila Perona
Fuelle
Ing. Enrique M. Avila Perona
Otros Tipos
Ing. Enrique M. Avila Perona
• Analógicos (transductores de presión)
• Digitales (presostatos, vacuostatos)
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SDE1
SDE5 PEV
INSTRUMENTOS ELECTROMECANICOS
Estos sensores utilizan igualmente dispositivos
mecánicos elásticos, combinados con un
transductor eléctrico que genera la señal
eléctrica correspondiente.
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Tabla
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Sensores potenciométricos
Ing. Enrique M. Avila Perona
Galgas extensiométricas
Ing. Enrique M. Avila Perona
Distintos tipos
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Sensores Piezoeléctricos
Ing. Enrique M. Avila Perona
Capacitivos, Inductivos
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Sensores de Humedad
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Electrónicos
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Sensores Efecto Hall
Ing. Enrique M. Avila Perona
Mecánicos: Bumper
Ing. Enrique M. Avila Perona
Conexión:
Ing. Enrique M. Avila Perona
IR: CNY70
El color blanco refleja la luz IR.
El color negro absorbe la luz IR.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Conexión:
Hay que utilizar los pines que tienen resistencia de polarización.
Ing. Enrique M. Avila Perona
IR: GP2D12
Midiendo el ángulo de rebote y el ángulo de salida se puede conocer la distancia al objeto.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Conexión:
El pin de señal debe ser un conversor A/D.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Sonar de ultrasonidos:
La medida se basa en medir el tiempo de vuelo del eco de ultrasonidos.
Esta medida es lineal: d =v*t.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Conexión:
Hacen falta dos señales para controlar el módulo de ultrasonidos.
Ing. Enrique M. Avila Perona
Detectores de proximidad
inductivos
Detectores de proximidad
inductivos
Detectores de proximidad inductivos
Detectores de proximidad
inductivos
Detectores de proximidad inductivos
Detectores de proximidad inductivos
Detectores de proximidad inductivos
Detectores de proximidad
capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores de proximidad capacitivos
Detectores fotoeléctricos
Detectores fotoeléctricos
Detectores fotoeléctricos
Detectores fotoeléctricos
Detectores fotoeléctricos
Detectores fotoeléctricos
Detectores fotoeléctricos