FELIPE            CEBEIRO. 

 Los sensores..

INTRODUCCIÓN.

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Vamos a ralizar una pequeña intruccion para este de blog, de como es la clasificion de los sensores y veremos distintos tipos.

El sensor es un dispositivo que a partir de la energia del media donde se mide, da una señal de salida transducible, que es duncion de la variable de medida.

Se pueden clasificar por su: señal de salida, parámetro variable o la magnitud de media.

-        Señal de salida: puede ser analogica o digital, en los analogicos la informacion variará de forma continua, la informacion esta en la amplitud(potenciómetro). En una salida digital, la salida variará de forma discrta y hará que la transmision de su salida sea más fácil (por ejemplo un codificador de posiciòn).

-        Parámetro variable. Resistencia, capacidad, inductancia, añadiendo luego los sensores generadore de tensión, carga o corriente, y asi se hablará de sensores de tipo resistivo,inductivo, capacitivo..etc.

-        Magnitud de medida. Se habla así de sensores de posición, distancia, desplazamiento, temperatura, presión, fuerza, velocidad y presencia. Esta clasificación permite escoger el dispositivo correcto dentro de un sistema de control.

Vamos  a analizar los siguientes ejemplos de tipos de sensores: movimiento, temperatura, inductivos, efecto hall, ultrasónicos y ópticos.

El sensor de movimiento.

Es un dispositivo electrónico que actúa cuando detecta movimiento en el área vigilada, sus utilidades son diversas, en algunos casos se utiliza para seguridad y otras como automatización. Básicamente hay dos tipos diferente según su forma de trabajo:

Sensor de movimiento infrarrojo: son los mas utilizados ya que son los que menos fallas producen, detectan el cambio de un ambiente vigilado a través de la temperatura de los cuerpos.

Sensor de movimiento ultrasónico: los detectores ultrasónicos son capases de captar variaciones en el espacio a través de una onda ultrasónica que recorre el ambiente y vuelve al detector rebotando en cada objeto que se encuentra en el ambiente, si el dispositivo detecta un nuevo objeto se activara.

Dentro de los sensores infrarrojos hay variedades según la utilidad o conveniencia del usuario. Como dijimos antes en algunos casos se usa para seguridad, por lo tanto estos detectores varían principalmente en la tensión de trabajo, los sensores dedicados a alarmas generalmente trabajan a 5 o 12 volts DC, mientras los detectores de movimiento que activan una luz se conectan directamente a la red 220 volts o 110 volts AC, dependiendo del país.

Detectores de movimiento que podemos utilizar para activar luces en nuestro hogar. 

 Sensores de Temperatura.

 Cada proceso en la industria debe ser controlado de alguna manera, y esta necesidad muchas veces también incluye la medición de la temperatura. Se dispone de una gran variedad de sensores de temperatura para realizar las mediciones de la temperatura.

Existen distintos tipos de sensors de temperura, a fin de seleccionar el mejor, para cada aplicación, se deben tener en cuenta varios factores:

- Temperatura Máxima

- Rango de Temperatura a medir

- Exactitud

-Velocidad de respuesta

- Costo

 -Requerimiento de mantenimiento.

Estos factores serán analizados a continuación en relación con los sensores de uso mas frecuente, en las industrias de procesos. Termocuplas, termo resistencias, termistores, sistemas de dilatación.

 A  continuación se describen algunos sensores de temperatura con sus rangos. Estos rangos no representan los extremos alcanzables, sino los limites que pueden medirse con los dispositivos disponibles por lo general en el mercado y que son suministrados por la mayoría de los fabricantes. Se pueden medir mayores y menores temperaturas pero generalmente con una exactitud menor y un mayor costo.

SENSORES INDUCTIVOS.

Los sensores inductivos son detectores electrónicos de proximidad de piezas metálicas sin necesidad de contacto físico, que se basa en la variación de los campos electromagnéticos. Pueden detectar objetos que se le acerquen tanto axial como lateralmente. La distancia máxima a la que son capaces de detectar un objeto está en torno a los 20 milímetros según el tipo y tamaño de este. Actúan en silencio, sin repercusión ni rebote de contactos físicos, son insensibles a las vibraciones y no presentan inseguridad de contacto debido a acercamientos lentos como puede suceder en sensores o detectores con actuadores mecánicos.

Los sensores inductivos se presentan totalmente encapsulados, lo que los hace muy adecuados para los entornos industriales y al carecer de contactos físicos su duración de vida es muy elevada, ya que solo está sujeta a la durabilidad de los semiconductores, circuitos integrados y componentes pasivos que lo forman.

Los detectores de proximidad pueden transmitir a un sistema de tratamiento de información las condiciones de funcionamiento de una máquina, una cadena, etc., y sus principales aplicaciones suelen ser:

-Detectar la presencia y paso de piezas metálicas.

-Fin de carrera.

-Rotación, contaje ...

Los sensores inductivos pueden proporcionar una salida proporcional a la distancia del objeto a detectar o funcionar como un interruptor NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).

SENSORES DE EFECTO HALL.

                                                                              

El efecto Hall se produce cuando se ejerce un campo magnético transversal sobre un cable por el que circulan cargas. Como la fuerza magnética ejercida sobre ellas es perpendicular al campo magnético y a su velocidad (ley de la fuerza de Lorentz), las cargas son impulsadas hacia un lado del conductor y se genera en él un voltaje transversal o voltaje Hall (VH).  Edwin Hall (1835 - 1938) descubrió en 1879 el efecto, que, entre otras muchas aplicaciones, contribuyó a establecer, diez años antes del  descubrimiento del electrón, el hecho de que las partículas circulan por un conductor metálico tienen carga negativa.

                                                                          

                                                                              

Arriba se muestra un dispositivo experimental destinado a medir el voltaje Hall. Sobre una corriente eléctrica actúa un imán que produce un campo magnético (B). La fuerza magnética (Fm)  desvía a las cargas móviles hacia uno de los lados del cable, lo que implica que dicho lado queda con carga de ese signo y el opuesto queda con carga del signo contrario. En consecuencia, entre ambos se establece un campo eléctrico y su correspondiente diferencia de potencial o voltaje Hall.

La obtención experimental del voltaje Hall, permite deducir la velocidad de los portadores de carga y su concentración, puesto que, desde que se alcanza la situación estacionaria, la fuerza eléctrica ejercida sobre cada carga (Fe = q·E) se equilibra con la fuerza magnética  [Fm = q·(v x B)]. De ello se deduce  (consultar documento vinculado) que el voltaje Hall es directamente proporcional a la corriente eléctrica y al campo magnético y es inversamente proporcional al número de portadores por unidad de volumen. Por lo tanto, con un sensor de efecto Hall, se puede determinar la fuerza que ejerce un campo magnético si se conoce la corriente a la que se aplica dicho campo, y viceversa.

Si ambos (la fuerza del campo magnético y la corriente) son conocidos, entonces el sensor Hall se puede usar como detector de metales o, más en general, como detector de componentes magnéticos diversos. Así se encuentra este tipo de sensores en circuitos integrados, en impresoras láser, en disqueteras de ordenador, en motores de corriente continua, etc..

SENSORES ULTRASÓNICOS.

Como su nombre lo indica, los sensores ultrasónicos miden la distancia mediante el uso de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda ultrasónica y recibe la onda reflejada que retorna desde el objeto. Los sensores ultrasónicos miden la distancia al objeto contando el tiempo entre la emisión y la recepción.

Reseña y principio de detección

Un sensor óptico tiene un transmisor y receptor, mientras que un sensor ultrasónico utiliza un elemento ultrasónico único, tanto para la emisión como la recepción. En un sensor ultrasónico de modelo reflectivo, un solo oscilador emite y recibe las ondas ultra sónicas, alternativamente. Esto permite la miniaturarización del cabezal del sensor.

Cálculo de la distancia

La distancia se puede calcular con la siguiente fórmula:

Distancia L = 1/2 × T × C

donde L es la distancia, T es el tiempo entre la emisión y la recepción, y C es la velocidad del sonido. (El valor se multiplica por 1/2 ya que T es el tiempo de recorrido de ida y vuelta).

SENSORES ÓPTICOS.

Los detectores ópticos basan su funcionamiento en la emisión de un haz de luz que es interrumpido o reflejado por el objeto a detectar. Tiene mucha aplicaciones en el ámbito industrial y son ampliamente utilizados.

Los sensores ópticos son de los más sensibles que existen y justamente por este motivo es que la mayoría de ellos no duran demasiado tiempo, además más allá de las utilidades que los mismos pueden tener.

Los sensores ópticos más utilizados son aquellos que detectan billetes y monedas falsos considerando que es el uso más práctico que se le pude dar, pero es importante destacar el hecho de que es difícil destacar a este tipo de sensor. Por otro lado vale la pena destacar el hecho de que en cuanto a los sistemas de seguridad, los sensores ópticos suelen colocarse para detectar la cercanía de un intruso a la entrada del hogar, de hecho se puede decir que en este caso, los sensores ópticos cumplen la misma función que los sensores de proximidad, pero quizás una de las desventajas más grandes que tengan los mismos es que pueden burlarse con facilidad y por eso un sistema de seguridad con sensores ópticos no representa ningún tipo de desafío para un intruso. No obstante, el sensor óptico es un excelente complemento si se utiliza con otros tipos de sistemas de seguridad, pero siempre lo más indicado es asesorarse correctamente con los expertos en estos sistemas para quedar satisfechos con los tipos de sistemas que se contraten.