2.1 Sensores y transductores

El termino sensor se refiere a un un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo. Un transductor es un elemento que al someter a un cambio físico experimenta un cambio relacionado. Es decir, los sensores son transductores.

tipos de sensores.

Terminología del funcionamiento.

Los siguientes términos se emplean para definir el funcionamiento de los transductores y. con frecuencia  de los sistemas de medición como un todo.

•  Rango y margen: El rango se refiere a los límites en los cuales puede variar la entrada y El margen es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo.

• · Error: resultado entre una medición y el valor verdadero de la cantidad que se mide.

• · Exactitud: Grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar equivocado.

• · Sensibilidad: es la relación que te dice que tanta salida se obtiene por unidad de entrada.

• · Error por histéresis: Los productores pueden producir distintas salida de la misma magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reducción de términos.

• · Error por no linealidad: cuando se produce una línea recta respecto a la salida y entrada.

• · Respetabilidad / Reproducibilidad: Capacidad de los transductores de para producir la misma salida  despues de aplicar varias veces el mismo valor de entrada.

• · Estabilidad: Capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo.

• · Banda / tiempo Muerto: Rango de valores de entrada durante los cuales no hay salida.

• · Resolución: Las señales de salida de algunos sensores pueden cambiar a pequeños intervalos.

• · Impedancia de salida: Cuando un sensor produce una salida eléctrica se vincula con unos circuitos eléctricos.

Características estáticas y dinámicas

Las Características Estáticas son los valores obtenidos cuando se presenta condiciones de estado. Las Características Dinámicas se refiere al comportamiento en el que cambia el valor de entrada y cuando el valor que produce el transductor se vuelve estable.

• · Tiempo de respuesta: tiempo que transcurre después de aplicar una entrada constante.

• · Constante de tiempo: medida de la inercia del sensor de que tan pronto reacciona a los cambios de su entrada.

• · Tiempo de subida: Tiempo que requiere la salida para llegar a un porcentaje específico. 

• · Tiempo de estabilidad: tiempo que tarda la salida en estabilizarse a un porcentaje de un valor determinado.

Desplazamiento, posición y proximidad

Los sensores de desplazamiento miden la magnitud con la que se desplaza un objeto. Los Sensores de posición determinan la posición de un objeto en relación con un punto de referencia y los Sensores de proximidad son una modalidad de sensor de posición y determina en que momento un objeto se mueve dentro de la distancia critica.Estos sensores se dividen en 2 sensores con contacto y sin contacto.

Al elegir un sensor de desplazamiento, posición o proximidad, deberá tener en cuenta lo siguiente:

• La magnitud del desplazamiento: ¿estamos hablando de fracciones de milímetros, de varios milímetros o quizás de metros? En el caso de un sensor de proximidad ¿que tanto debe aproximarse un objeto para detectarlo?

• Si el desplazamiento es lineal o angular, los sensores de desplazamiento lineal sirven para monitorear el grosor u otras dimensiones de materiales en forma de hoja, la separación de rodillos, la posición o la existencia de un parte, dimensiones de ésta, etc; los métodos de desplazamiento angular sirven para monitorear el desplazamiento angular de ejes.

• La resolución que se necesita.

• La exactitud que se necesita.

• El material del que está hecho el objeto que se mide; algunos sensores sólo funcionan con materiales magnéticos, otros sólo con metales y algunos otros sólo con aislantes.

• El costo.

Sensor de potenciómetro: Es un elemento resistivo que tiene en contacto deslizante que puede desplazarse a lo largo de dicho elemento. Este se puede utilizar tanto en desplazamientos lineales como rotaciones; dicho desplazamiento se convierte en una diferencia de potencial.

sensor de potenciometro

Los sensores de desplazamiento y de posición se pueden clasificar en dos tipos básicos: sensores de contacto, en los cuales, el objeto que se mide está en contacto mecánico con el sensor, y sensores sin contacto, en los que no hay contacto físico entre el objeto y el sensor. 

En los métodos de desplazamiento lineal por contacto, en general se utiliza un eje sensor en contacto directo con el objeto que se monitorea. El desplazamiento de este eje se monitorea mediante un sensor. 

Su movimiento se aprovecha para provocar cambios de voltaje eléctrico resistencia, capacidad o inductancia mutua. En el caso de los métodos de desplazamiento angular, en los que se utiliza una conexión mecánica mediante la rotación de un eje, la rotación del elemento transductor se activa directamente mediante engranajes. 

En los sensores que no hay contacto se recurre al objeto medido en las proximidades de dichos sensores, o quizá cambios en la presión del aire del sensor, o quizá cambios de inductancia o capacitancia.

Sensores de Movimiento (Posición, Velocidad y Aceleración)

1. Electromecánicos:
Una masa con un resorte y un amortiguador.
2. Piezo-eléctricos:
Una deformación física del material causa un cambio en la estructura cristalina y asícambian las características eléctricas.
3. Piezo-resistivos:
Una deformación física del material cambia el valor de las resistencias del puente.
4. Capacitivos:
El movimiento paralelo de una de las placas del condensador hace variar su capacidad.
5. Efecto Hall:
La corriente que fluye a través de un semiconductor depende de un campo magnético.

Los sensores de movimiento permiten la medida de la fuerza gravitatoria estática (cambios de inclinación), la medida de la aceleración dinámica (aceleración, vibración y choques), y la medida inercial de la velocidad y la posición (la velocidad midiendo un eje y la posición midiendo los dos ejes).

Aplicaciones:
Aceleración / Desaceleración (Air Bag), Velocidad / Cambio de velocidad, Choques /Vibraciones, Detección prematura de fallos en un equipo en rotación, Detección y medida de manipulaciones,Actividad sísmica.