El Osciloscopio

SENSORES26 de Enero de 2015

Sensores

Definicin:Un sensor no es ms que un dispositivo diseado para recibir informacin de una magnitud del exterior, que pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia, aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, pH, etc. y transformarla en otra magnitud, normalmente elctrica, que puede ser una resistencia elctrica (como en una RTD), una capacidad elctrica (como en un sensor de humedad), una Tensin elctrica (como en un termopar), una corriente elctrica (como en un fototransistor), etc. que seamos capaces de cuantificar y manipular.Caractersticas: Exactitud: la exactitud de la medicin debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemticos positivos o negativos en la medicin. 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. Precisin: es el error de medida mximo esperado. Offset o desviacin 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 correlacin lineal. Sensibilidad de un sensor: relacin entre la variacin de la magnitud de salida y la variacin de la magnitud de entrada. Resolucin: mnima variacin de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cunto vare 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 (oxidacin, desgaste, etc.) del sensor. Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.Tipos de sensores:

Sensores ultrasnicosLos sensores ultrasnicos tienen como funcin principal, la deteccin de objetos atravez de la emisin y reflexin de ondas acsticas Principio de funcionamiento:Funciona igual al sistema de sonar usado por los submarinos. Emiten un pulso ultrasnico 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 parmetros elegidos de respuesta con ello manda una seal elctrica digital o analgica Aplicaciones: Instalaciones de almacenamiento, sistema de transporte, industria de la alimentacin, procesos de metales, procesos de vidrio, procesos de plsticos, supervisin de materiales a granel.Sensor de velocidadEl sensor de velocidad fue uno de los primeros transductores de vibracin, que fueron construidos. Consiste de una bobina de alambre y de un imn colocado de tal manera que si se mueve el Carter, el imn tiende a permanecer inmvil debido a su inercia. El movimiento relativo entre el campo magntico y la bobina induce una corriente proporcional a la velocidad del movimiento. De esta manera, la unidad produce una seal directamente proporcional a la velocidad de la vibracin. Es autogenerado y no necesita de aditamentos electrnicos acondicionadores para funcionar. Tiene una impedancia de salida elctrica relativamente baja que lo hace relativamente insensible a la induccin del ruido.Sensores InductivosLos sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metlicos ferrosos. Son de gran utilizacin en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metlicos en un determinado contexto: deteccin de paso, de atasco, de codificacin y de conteo.Los sensores inductivos consisten en una bobina cuya frecuencia de oscilacin cambia al ser aproximado un objeto metlico a su superficie axial. Esta frecuencia es empleada en un circuito electrnico para conectar o desconectar un tiristor y con ello, lo que est conectado al mismo, de forma digital (ON-OFF) o, analgicamente. Si el objeto metlico se aparta de la bobina, la oscilacin vuelve a empezar y el mecanismo recupera su estado original. Aplicaciones:Estos sensores se desempean en las condiciones de trabajo ms difciles donde hay presente aceites, lquidos, polvos y vibraciones, entre algunas que se mencionan estn: herramientas, mquinas textiles, lneas transportadoras, sistema de transporte, equipos de empaques, industria automotriz, etc.

Sensores CapacitivosLos sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de conexin respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto ms elevada sea su constante dielctrica. Ejemplos: Presencia de agua en un tubo o el cereal dentro de una caja de cartn. 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 electrosttico que reacciona a los cambios de la capacitancia causados por la presencia de un objeto. Cuando el objeto se encuentra fuera del campo electrosttico, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el objeto se aproxima, se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre ste y la sonda capacitiva. Cuando la capacitancia alcanza un lmite especificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el circuito de encendido y apagado. Aplicaciones Deteccin de nivel de aceite, agua, PVC, colorantes, harina, azcar, leche en polvo, posicionamiento de cintas transportadoras, deteccin de bobinas de papel, conteo de piezas metlicas y no metlicas, entre otros.

Sensores infrarrojosEl sensor infrarrojo es un dispositivo electrnico capaz de medir la radiacin electromagntica infrarroja de los cuerpos en su campo de visin. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiacin, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrnicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible. Principio de funcionamientoLos rayos infrarrojos(IR) entran dentro del fototransistor donde encontramos un material piroelctrico, natural o artificial, normalmente formando una lmina delgada dentro del nitrato de galio (GaN), nitrato de Cesio (CsNO3), derivados de la fenilpirazina, y ftalocianina de cobalto. Normalmente estn integrados en diversas configuraciones (1, 2,4 pxels de material piroelctrico). En el caso de parejas se acostumbra a dar polaridades opuestas para trabajar con un amplificador diferencial, provocando la auto-cancelacin de los incrementos de energa de IR y el desacoplamiento del equipo. Aplicaciones DomsticasPara aplicaciones domsticas, los sensores infrarrojos se utilizan en electrodomsticos de lnea blanca tales como hornos microondas, por ejemplo, para permitir la medicin de la distribucin de la temperatura en el interior. Los sensores infrarrojos tambin se pueden utilizar como sensores de gas.

Ciencias mdicas y biolgicasLos sensores infrarrojos ofrecen una solucin para ciertos procedimientos de reconocimiento, por ejemplo, los de mama y de msculos. Otra aplicacin mdica para los sensores infrarrojos es la medicin instantnea de la temperatura del cuerpo, es decir, como un termmetro remoto.Seguridad Area y TerritorialLos sensores infrarrojos estn siendo utilizados por las fuerzas armadas. Los sistemas infrarrojos de monitorizacin del campo, tanto fijos como porttiles, sustituyen cada vez ms a los sistemas refrigerados por su reducido consumo de energa.AutomovilismoEn la industria automovilstica, los sensores infrarrojos se usan en el campo de la seguridad y el confort en la conduccin. Monitorizacin del trfico y carreteras, sistemas antiniebla, de los neumticos y frenos, mejoras de la visin del conductor y deteccin de los ocupantes sentados para la activacin de airbags inteligentes son algunas de las aplicaciones anteriores, por su banda el control de la temperatura de la cabina y la monitorizacin de la calidad del aire constituyen las ms recientes. Sensores de flujoEl sensor de flujo es un dispositivo que, instalado en lnea con una tubera, permite determinar cundo est circulando un lquido o un gas. Estos son del tipo apagado/encendido; determinan cundo est o no circulando un fluidoTipos de sensor de flujoDe pistn.- Consiste en un pistn que cambia de posicin, empujado por el flujo circulante. El pistn puede regresar a su posicin inicial por gravedad o por medio de un resorte. El pistn contiene en su interior un imn permanente. Cuando el pistn se mueve el imn se acerca y activa un reed switch, que cierra o abre (segn sea la configuracin) el circuito elctrico.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 est unida a un eje que atraviesa hermticamente 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 elevacin (tapn).- Su mecanismo consiste en un tapn que corta el flujo. Del centro del tapn surge un eje que atraviesa hermticamente la pared del sensor. Ese eje empuja un interruptor ubicado en el exterior del sensor.Sensores de efecto HallEl efecto Hall consiste en la aparicin de un campo elctrico en un conductor cuando es atravesado por un campo magntico. A este campo elctrico se le llama campo Hall. Este efecto fue descubierto en 1879 por el fsico estadounidense Edwin Herbert Hall.Los sensores basados en efecto Hall constan de un elemento conductor o semiconductor y un imn. Cuando un objeto ferromagntico se aproxima al sensor, el campo que provoca el imn en el elemento se debilita. As se puede determinar la proximidad de un objeto, siempre que sea ferromagntico. Aplicaciones de sensores de efecto HallUna de las aplicaciones de los sensores por efecto Hall que ms se ha instalado en la industria, en especial en la automotriz, es como reemplazo del sensor inductivo (basado en un imn ermanente y una bobina).Se utilizan tambin chips por efecto Hall como interruptores accionados por el campo magntico de un imn. 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 friccin al ser accionados, ya que el nico elemento que toma contacto es el campo magntico.Sensores de humedadEl sensor de humedad mide o detecta variables qumicas o fsicas que determinan el grado de humedad, por ejemplo, el SHT11 es un sensor integrado de humedad calibrado en fbrica con salida digital mediante un bus serie sncrono y protocolo especfico. El dispositivo tambin dispone de un sensor de Temperatura integrado para compensar la medida de humedad dependiendo de la temperatura, en casos extremos.Sensores de temperaturaEstos sensores actan a distintos cambios de temperaturas, existen muchos sensores, los mas importantes son los siguientes: Termopar o termocuplaEsta formado por la unin de dos metales distintos que produce un voltaje, que es funcin de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unin caliente o de medida y el otro denominado "punto fro" o unin fra o de referencia. Son econmicos, intercambiables, tienen conectores estndar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas.Tipos de termopares Tipo K (Cromo (Ni-Cr) Chromel / Aluminio (aleacin de Ni -Al) Alumel): con una amplia variedad de aplicaciones, est disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rango de temperatura de -200 C a +1.372 C y una sensibilidad 41V/ C aprox. Posee buena resistencia a la oxidacin. Tipo E (Cromo / Constantn (aleacin de Cu-Ni)): No son magnticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el mbito criognico. Tienen una sensibilidad de 68 V/ C. Tipo J (Hierro / Constantn): 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 ms modernos. El tipo J no puede usarse a temperaturas superiores a 760 C ya que una abrupta transformacin magntica causa un desajuste permanente. Tienen un rango de -40 C a +750 C y una sensibilidad de ~52 V/ C. RTDLos detectores de temperatura resistivos son sensores de temperatura basados en la variacin de la resistencia de un conductor con la temperature. Al calentarse un metal habr una mayor agitacin trmica, dispersndose ms los electrones y reducindose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitacin, y mayor resistencia. Pt 100Al calentarse un metal habr una mayor agitacin trmica, dispersndose ms los electrones y reducindose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitacin, y mayor resistencia.El platino es el elemento mas indicado para el fabricacin de sensores de temperaturas por resistencias, ya que posee:1. Alto coeficiente de temperatura.2. Alta resistividad, lo que permite una mayor variacin de resistencia por cada grado centgrado. 3. Relacin lineal resistencia temperatura.4. Rigidez y ductilidad lo que facilita el proceso de fabricacin de la sonda de resistencia.5. Estabilidad de sus caractersticas durante su vida til.Sensores magnticosLos sensores magnticos constan de un sistema de contactos cuyo accionamiento vendr ocasionado por la aparicin de un campo magntico. Los contactos se cerrarn bajo la influencia de un campo magntico provocado por un dispositivo imantado alojado en el objeto a detectar, en los cilindros neumticos el imn permanente va integrado en el mbolo, estos cuando el campo magntico se acerca al sensor, estos transmiten una seal elctrica o neumtica a los controles, electro vlvulas o elementos de conmutacin neumticos. Aplicaciones: Campo de aplicacin: Automatismos, acondicionamiento, control de cadenas transportadoras. Sensores de presinLos sensores de presin estn basados en tecnologa piezoresistiva, combinada con micro controladores que proporcionan una alta precisin, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicacin digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviacin, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobacin de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado.TiposTuvo burdon.- Tubo de seccin elptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presin el el interior del tubo, este tiende a enderezarce y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora por medio de un sistema de pion y cremalleraDiafragma.- En estos al aplicar presin, el movimiento se aproxima a una relacin lineal en un intervalo de medida lo mas amplio posible con un minimo de isteresis, estas se utiliza para pequeas presiones.Sensores de luz:Fotorresistencia (LDR)Es un componente electrnico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente.FotodiodoEs un semiconductor construido con una unin PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja.Sensores fotoelctricosEsta basado en la generacin 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 fotoelctricos, las cuales se agrupan segn el tipo de deteccin, estos son:a. Sensores de barrera.- cuando existe un emisor y un receptor apuntados unos a los otros.

b. Sensore rflex.- 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 rflex.- 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 polarizacin a 90 grados del primero. Con esto el control no responde a objetos muy brillosos que puedan reflejar la seal emitida.

Bibliografa:http://es.wikipedia.org/wiki/Sensorwww.sensors.comhttp://www.x-robotics.com/sensores.htmhttp://www.electronicaestudio.com/sensores.htmhttp://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/sens_transduct/que_es.htmhttp://www.directindustry.es/cat/medida-sensores-caudal-presion-temperatura-nivel-AB.html

9Control de procesos