SENSORES
GREGORI
PUMAR PÉREZ
INDICE
1º
Sensores de humedad……………………………...2/3
2º
Sensores de presión…………………………...……4/5
3º
Sensores de temperatura………………………..…6/7
4º
Sensores de turbidez………………………………..8
5º
Sensores magnéticos………………………………..8/9
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SENSORES
DE HUMEDAD
Funcionamiento.
-
Fundamentos básicos:
Un
sensor de humedad es un dispositivo que mide la humedad relativa en
un área dada. Un sensor de humedad puede ser utilizado tanto en
interiores como en exteriores. Los sensores de humedad están
disponibles en formas tanto analógicas como digitales.
-
Cómo funcionan los sensores analógicos de humedad
Un
sensor analógico de humedad mide la humedad del aire relativo usando
un sistema basado en un condensador. El sensor está hecho de una
película generalmente de vidrio o de cerámica. El material aislante
que absorbe el agua está hecho de un polímero que toma y libera el
agua basándose en la humedad relativa de la zona dada. Esto cambia
el nivel de carga en el condensador del circuito en el cuadro
eléctrico.
-
Cómo funciona un sensor digital de humedad
Un
sensor digital de humedad funciona a través de dos micro-sensores
que se calibran a la humedad relativa de la zona dada. Estos se
convierten luego en el formato digital a través de un proceso de
conversión de analógico a digital que se realiza mediante un chip
situado en el mismo circuito.
Un
sistema basado en una máquina hecha de electrodos con polímeros es
lo que constituye la capacitancia del sensor. Esto protege el sensor
del panel frontal del usuario (interfaz).
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Principales
aplicaciones
-
Climáticos:
-Detección
de hielo para las turbinas eólicas
El
seguimiento de la temperatura exterior y la humedad relativa es
esencial para el buen funcionamiento de los sistemas de energía
eólica. Con el fin de garantizar el funcionamiento seguro y
eficiente de las turbinas de viento, las condiciones climáticas
deben ser controladas continuamente.
-Medición
de humedad en Climatología
La
humedad del aire y la temperatura juegan un papel importante en la
climatología. Mediciones de alta precisión de estos parámetros
climáticos constituyen la base de las previsiones precisas y
registros significativos.
-
Para sensores industriales:
-El
secado de cerámica técnica
La
supervisión y control de secado es una etapa muy importante en el
proceso de producción de cerámica técnica. Para conseguir una
calidad óptima del producto, tanto la temperatura como la humedad se
controlan en el proceso de secado. Los altos niveles de contaminación
química del transmisor de humedad / temperatura complican la
medición.
-El
gas de ato horno
La
medición de la humedad absoluta en gas de alto horno es necesaria
para determinar su valor de calentamiento para su uso posterior. El
gas de alto horno es un sub-producto de los altos hornos y es
producido por la reducción de mineral de hierro a hierro metálico.
-Fabricación
papel y cartón
Los
productos a base de papel y cartón se fabrican en diferentes etapas
del proceso en las máquinas de papel. Los principales pasos del
proceso de formación, prensado y secado.
Uno
de los sistemas más modernos y eficientes para la producción de
papel de impresión está soportado por medición de alta precisión
de humedad por medio de los transmisores adecuados de SENSOVANT.
Estes
son algunas de las aplicaciones que tiene el sensor de humedad.
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SENSORES
DE PRESION
Funcionamiento
El
principio fundamental es conseguir que el valor de presión
manométrica de un sistema de aire comprimido sea convertido en un
valor eléctrico que permita ser usado en cualquier equipo de
control.
Para
ello, los diferentes fabricantes han desarrollado equipos basados en
los siguientes sistemas:
-
Sensores resistivos
Estos
sensores se basan en la medida de la variación de la resistencia
inducida por la deformación en función de la presión. Para ello se
utiliza una membrana que se puede deformar de manera controlada en
función de la presión. Esta membrana incorpora unos conductores
eléctricos que se deforman, al igual que la membrana que los
soporta, generando un aumento o reducción de la resistencia, cuyo
valor es medido usando un puente Wheatstone.
-
Sensores piezoresistivos
El
principio de la medida con sensores piezoresistivos es similar al de
los sensores resistivos. La diferencia reside en la utilización de
semiconductores como conductores en vez de metal y la deformación
provoca en este caso una variación de la resistencia específica.
-
Sensores capacitivos
Este
principio está basado en la medición de la capacidad de un
condensador que varía en función de la aproximación a la
superficie activa. Para ello se utiliza una membrana con dos placas
metálicas que constituyen el condensador. La deformación de la
membrana, inducida por la presión, reduce la distancia entre las dos
placas, aumentando la capacidad y manteniendo igual la superficie y
la constante dieléctrica.
-
Sensores piezoeléctricos
El
principio de los sensores piezoeléctricos se basa en un efecto
físico que sucede en unos pocos cristales no conductivos como el
cuarzo. Cuando se comprime el cuarzo se produce una polarización
eléctrica en superficies opuestas. La deslocalización de la
estructura cristalina con carga eléctrica genera un momento dipolar
que se refleja en una (aparente) carga de superficies. La intensidad
de la carga es proporcional a la fuerza empleada por la presión y la
polaridad depende de la dirección. La tensión eléctrica generada
por la carga de la superficie puede captarse y amplificarse.
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Aquí
muestro la imagen de un sensor de presión:
Principales
aplicaciones
-En
la industria del frigorífico: Para mantener controlada la presión
del líquido refrigerante que pasa por la bomba
-Aviación:
el altímetro o barómetro indica la diferencia de altitud entre el
punto donde se encuentra localizado y un punto de referencia. Su
funcionamiento está basado en la relación entre presión y altitud
-Es
muy utilizado en la industria para el movimiento de prácticamente
cualquier líquido y en multitud de industrias como ácidas,
derivadas del petróleo, disolventes, pinturas, tintas, concentradas
de frutas, chocolate, industrias químicas, alimentarias.
-Galgas
Extensiométricas: Su aplicación se liga directamente en la medida
de esfuerzos y deformaciones por la acción de una presión, esto se
da en estructuras tales como Aviones, Trenes, Puentes, Grúas,
Hormigón, Ejes.
Estas
son algunas de las aplicaciones del sensor de presión.
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SENSORES
DE TEMPERATURA
Funcionamiento
La
mayoría de los sensores de temperatura funcionan aprovechando una
característica física de algunos materiales conductores y
semiconductores, estos materiales son capaces de variar la
resistencia eléctrica en función de la temperatura ambiente,
gracias a este principio podemos describir el funcionamiento de un
sensor de temperatura de cualquier tipo.
Existen
materiales semiconductores con coeficiente de temperatura negativo
(Cuando aumenta la temperatura la resistencia disminuye) y otros con
coeficiente de temperatura positivo (Cuando aumenta la temperatura la
resistencia aumenta).
Bajo
este principio se fabrican elementos circuitales conocidos
termistores, son elementos capaces de variar su resistencia en
función de la temperatura, existen dos tipos distintos.
-NTC
(Coeficiente de temperatura negativo)
-PTC
(Coeficiente de temperatura positivo)
Según
el material que se utilice la curva de Resistencia – Temperatura
será diferente, por ejemplo si utilizamos cobre, níquel o platino
el comportamiento será bastante lineal (a estos se los conoce como
RTD), mientras que si utilizamos oxido férrico u oxido de cobalto
la curva será hiperbólica.
Esta
grafica nos muestra las diferencias entre los NTC y los PTC.
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Aquí
os muestro la imagen de los NTC y un PTC (para liquido):
PTC NTC
Principales
aplicaciones
Los
sensores de temperatura están diseñados para aplicaciones de alta
resistencia en los siguientes sectores:
-Transporte:
por carretera, ferrocarril o mar.
-Maquinarias
y equipos: compresores, bombas, sistemas hidráulicos, maquinaria
industrial.
-Procesamiento
y energía: aerogeneradores y grupos electrógenos.
-Refrigeración:
Refrigeración y calderas para controlar diariamente el perfecto
funcionamiento de su aplicación.
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SENSOR
DE TURBIDEZ
Funcionamiento
El
sensor de turbidez es un nefelómetro en el que rayo de luz
infrarroja se dirige a una probeta que contiene una muestra de
agua. Un detector que consta de un fotodiodo, está configurado para
el lado del haz de luz. Más luz se alcanza si hay una cantidad de
gran cantidad de pequeñas partículas de dispersión del haz de la
fuente que si hay pocas.
Principales
aplicaciones
Su
principal aplicación es medir la potabilidad del agua.
SENSORES
MAGNETICOS
Funcionamiento
Los
sensores magneto-resistivos se basan en el efecto magneto-resistivo.
El efecto magneto-resistivo es el cambio de la resistividad de un
material ferromagnético debido al campo magnético externo. El
Sensor MGR puede ser llamado como resistencia magnéticamente
controlado.
Cuando
la corriente pasa a través del material ferromagnético el vector de
magnetización interna (M) del material ferromagnético es paralela
al flujo de corriente. Cuando se aplica un campo magnético externo
aplicado en contrario a la dirección del flujo de corriente como se
muestra en la figura, el vector de magnetización interna cambia su
posición (M1) por un ángulo dependiendo de la fuerza del campo
magnético. La resistencia depende del ángulo
formado
por el vector de magnetización interna (M) del material
ferromagnético y la
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dirección
de la corriente (I) de flujo. La resistencia es más grande si el
flujo de corriente
y
el vector de magnetización interna son paralelas. La resistencia en
material ferromagnético es más pequeño si el ángulo es de 90 °
entre el flujo de corriente y el vector de magnetización interna.
Normalmente 4 sensores están conectados en una configuración de
puente de Wheatstone para formar un sensor de MGR completo con cada
resistor dispuesto para maximizar la sensibilidad y reducir al mínimo
las influencias de temperatura. En presencia de un campo magnético,
los valores de las resistencias cambian, provocando un desequilibrio
del puente y la generación de una tensión de salida proporcional a
la intensidad del campo magnético. La configuración de puente de
Wheatstone proporciona una reducción de la deriva de temperatura y
duplica la salida de señal.
Principales
aplicaciones
Algunas
de las aplicaciones de sensor Magneto-resistente son:
-Medición
de ángulos
-Medición
de desplazamiento lineal
-Medición
de corriente
-Tierra
detección de campos magnéticos para aplicaciones de brújula y la
navegación
-Detección
de metales
-Medición
de campo magnético
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SENSOR
DE HUMOS
Funcionamiento
-
Iónicos:
El
detector de Humo iónico, trabaja a base de una cámara formada por
dos placas y un material radiactivo, que ioniza el aire que pasa
entre las placas, generando una pequeña corriente eléctrica
permanente que es medida por un circuito electrónico conectado a las
placas, esta es la condición normal del detector.
Cuando
se genera la combustión, las partículas liberadas interfieren en la
ionización que se llevó a cabo en la cámara del detector, esto
afecta en la producción de corriente que se ve disminuida, por lo
que la corriente medida por circuito eléctrico será menor, y cuando
sea inferior a un valor predeterminado se genera la condición de
alarma.
-
Fotoeléctricos:
Estos
detectores funcionan con el principio de dispersión de luz, en el
interior de la cámara del detector, se encuentra un led emisor de
luz y un foto-sensor, la luz emitida por el led, incide en un área
de la cámara donde no puede ser captada por el foto-sensor, esta es
la condición normal del sensor.
Cuando
se genera un incendio también se genera humo que entra en la cámara
del detector, y oscurece el medio en el que se propaga la luz emitida
pro el LED, esto hace que la luz de dicho emisor se disperse y se
refleje hacia el fotosensor, que al recibir la luz genera la
condición de alarma.
Su
principal aplicación es como alarma de seguridad.
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