Sensores
Fuente: ZENSO (s.f.)
Tabla de contenido
1. Sensores ........................................................................................ 3
Sensores y características ......................................................................................... 3
Analogía con órganos de los sentidos ....................................................................... 4
2. Clasificación de los sensores ....................................................... 5
3. Sensores de proximidad o detectores ......................................... 5
Sensores de proximidad con contacto ....................................................................... 5
Sensores de proximidad sin contacto ........................................................................ 6
4. Otros tipos de sensores ................................................................ 8
5. Criterios de selección de un sensor........................................... 10
Referencias ................................................................................................................ 12
1. Sensores
Los sensores son dispositivos capaces de convertir una magnitud física (presión,
temperatura, caudal) en una señal eléctrica.
A continuación, se muestra el esquema básico de un sensor:
Fuente: Gil (s.f.)
Sensores y características
Los sensores son dispositivos con la capacidad de detectar el alcance, la proximidad y
el contacto de las diversas variables físicas de los objetos como energía, velocidad,
aceleración, tamaño y cantidad, con el fin de convertir la medición de estas variables en
una señal eléctrica, ya sea, binaria, analógica o digital.
Entre las características técnicas de un sensor se destacan las siguientes:
•
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede 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: es una propiedad importante de los métodos
utilizados para efectuar mediciones en un intervalo de concentraciones. La
linealidad generalmente no es cuantificada pero es comprobada mediante
inspección o utilizando pruebas de significancia de la no-linealidad.
•
Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida y la
variación de la magnitud de entrada.
•
Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la
salida.
3
•
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. (Equipos y Laboratorio de Colombia s.f.)
Fuente: Equipos y Laboratorio de Colombia (s.f.)
Analogía con órganos de los sentidos
Los cinco sentidos (olfato, gusto, oído, vista y tacto) en los seres humanos, son los
encargados de tomar decisiones a las respuestas de los estímulos del medio.
Los sentidos transmiten al cerebro qué condiciones pueden afectar el cuerpo, para
que pueda tener control sobre el comportamiento normal de los órganos y así, el
sistema humano funcione adecuadamente.
Los sensores son entonces, dispositivos que cumplen una función análoga a los
cinco sentidos del cuerpo.
Fuente: Recursos de Educación Primaria (2014)
4
2. Clasificación de los sensores
Los sensores pueden clasificarse de varias formas:
Según la forma de codificar la señal:
•
Analógicos:
o
0-10 V.
o 4-20 mA.
•
Digitales:
o Pulsos (duración proporcional a la magnitud).
o Número codificado en binario.
3. Sensores de proximidad o detectores
Determinan si un objeto se encuentra o no en posición:
•
Interruptores mecánicos de posición (microrruptores, finales de carrera, válvulas
limitadoras).
•
Sensores de proximidad sin contactos (capacitivos, inductivos, ópticos).
Sensores de proximidad con contacto
Establecen o interrumpen un contacto eléctrico por medio de una fuerza externa, con
tiempos de conmutación entre 1 - 10 ms y su vida útil es de 10 millones de ciclos; en
otras palabras, muestran una señal eléctrica, ante la presencia de un movimiento
mecánico.
Cuando se usan sensores de proximidad mecánicos para operaciones de conteo,
deben tenerse en cuenta los posibles rebotes de los contactos.
5
Fuente: AutomationDirect (s.f.)
Sensores de proximidad sin contacto
Reaccionan ante los campos magnéticos de imanes permanentes y de electroimanes.
•
Sensores inductivos
Incorporan una bobina electromagnética, la cual se usa para detectar la presencia
de un objeto metálico.
El sensor inductivo se basa en la tensión generada en la bobina, cuando se la
somete a una variación de un campo magnético. Al estar la bobina arrollada en el
imán, queda bajo un campo magnético fijo y para variarlo se acerca al imán una
pieza de material ferromagnético. Las líneas de fuerza del imán son desviadas por
el material ferromagnético y el campo magnético varía, esta variación crea una
tensión alterna en la bobina. Mientras la pieza ferromagnética se acerca al sensor,
la tensión disminuye y cuando la pieza se aleja, la tensión aumenta. (FEDOR
BANCOFF, 2015)
Fuente: FEDOR BANCOFF (2015)
6
Ejemplo de aplicaciones para Sensores inductivos:
Fuente: Canto (s.f.)
•
Sensores capacitivos
El sensor capacitivo es un interruptor electrónico que trabaja sin contacto. Estos
sensores aprovechan el efecto que tienen los materiales como el papel, vidrio,
plástico, aceite, agua, así como de los metales, de aumentar la capacidad del
sensor cuando se encuentran dentro del campo eléctrico generado.
La superficie de sensado del sensor capacitivo, está formado por dos electrodos
concéntricos de metal de un capacitor. Cuando un objeto se aproxima a la
superficie de sensado y este entra al campo electroestático de los electrodos,
cambia la capacitancia en un circuito oscilador. Esto hace que el oscilador empiece
a oscilar. El circuito disparador lee la amplitud del oscilador y cuando alcanza un
nivel específico, la etapa de salida del sensor cambia. Conforme el objeto se aleja
del sensor la amplitud del oscilador decrece, conmutando al sensor a su estado
original. (Ingeniería mecafenix, s.f.)
Fuente: Ingeniería mecafenix (s.f.)
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4. Otros tipos de sensores
Sensor de movimiento
Es
un
dispositivo electrónico
equipado de movimiento físico, que
se encarga de generar una señal de
alarma o poner el sistema en estado
de alerta cuando algo se mueve.
Sensor óptico de barrera
Detectan la presencia de un objeto
por medio de una fuente de luz o
fotoemisor, como puede ser un
diodo LED de luz visible o de luz
infrarroja.
Sensor de temperatura
Se utiliza para medir amplios
márgenes de temperatura dentro de
un líquido, de un sólido y de gases.
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Sensor de nivel sólidos
Sirve para medir el nivel de líquidos
y sólidos depositados en un
contenedor o recipiente.
Sensor nivel líquidos
Sensor de humedad
Mide la presión parcial del vapor de
agua en el gas de que se trate y la
presión de saturación del vapor, a
una temperatura dada y es
expresada como un porcentaje
Sensores de aceleración
Es un dispositivo que mide la
aceleración y las fuerzas inducidas
por la gravedad. Esto quiere decir
que permite detectar el movimiento
y el giro del objeto en el cual se
encuentre este sensor.
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Sensores de velocidad
Los sensores de velocidad de
rotación y de velocidad lineal, miden
el ángulo descrito o el espacio
recorrido por unidad de tiempo. La
aplicación más común de estos
sensores
es
en
el
campo
automotriz.
Sensores ultrasónicos
El
funcionamiento
de
estos
sensores es bastante simple. Su
elemento
principal
es
un
transductor electro acústico. Este
elemento, en primer lugar, emite
unas
ondas
ultrasónicas,
a
continuación pasa a modo de
espera, en el que, durante un cierto
tiempo, espera la vuelta de las
ondas reflejadas en algún objeto.
Si las ondas llegan, quiere decir
que hay algún objeto en las
proximidades.
Fuente: Espitia (2013)
5. Criterios de selección de un sensor
Magnitud a medir
Características de
alimentación
Características de salida
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Margen de medida.
Resolución.
Exactitud deseada.
Estabilidad.
Ancho de banda.
Tiempo de respuesta.
Magnitudes interferentes.
Tensión.
Corriente.
Potencia disponible.
Estabilidad.
Frecuencia.
Sensibilidad.
Tipo: tensión, corriente, frecuencia.
Impedancia.
Forma de señal: unipolar, flotante,
diferencial.
Destino:
presentación
analógica,
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Características ambientales
Otros factores
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
conversión digital.
Sensibilidad.
Tipo: tensión, corriente, frecuencia.
Impedancia.
Forma de señal: unipolar, flotante,
diferencial.
Destino:
presentación
analógica,
conversión digital.
Peso.
Dimensiones.
Vida media.
Costo de adquisición.
Disponibilidad.
Tiempo de instalación.
Situación en caso de fallo.
Costo de mantenimiento.
Fuente: Espitia (2013)
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Referencias
AutomationDirect.
(s.f.).
Compact
Limit
Switches.
https://www.automationdirect.com/adc/Home/Home
Canto.
Recuperado
de
(s.f.).
Sensores
inductivos.
Recuperado
de
http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/PRESENTACIONES_PLC_PDF_S/
24_SENSORES_INDUCTIVOS.PDF
Departamento de Ingeniería de sistemas y Automática. (s.f.). Sensores. Recuperado de
http://www.isa.eii.uva.es/
Equipos y Laboratorio de Colombia. (s.f.). Sensores. Recuperado de
https://www.equiposylaboratorio.com/wenv/file_image.php?id=3905&w=0&h=0&j
pg=0&download=
Espitia,
M.
(2013).
Sensores.
FEDOR
BANCOFF.
(2015).
Sensor
inductivo.
Recuperado
https://fbancoff.wordpress.com/2015/05/27/sensor-inductivo/
de
Gil,
de
A.
(s.f.).
Sensores
y
actuadores.
Recuperado
http://isa.umh.es/asignaturas/asc/temasautomatas/Tema6.pdf
Ingeniería mecafenix. (s.f.). Sensor de proximidad capacitivo. Recuperado de
http://www.ingmecafenix.com/automatizacion/sensor-proximidad-capacitivo/
Recursos de Educación Primaria. (2014). Palabras clave del tema 5. La función de
relación.
Torres, F. & Fernández, C. (s.f.). Clase 2. Sensores y Detectores. Universidad de
Alicante: Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal.
Grupo de Automática, Robótica y Visión Artificial.
ZENSO. (s.f.). Sensor Inductivo 30X10mm 6-36vdc con cable PNP NO+NC Raso ZI303010PC.
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