1. Introducción a la ingeniería
mecatrónica
Sensores de velocidad,
aceleración y fuerza

2. Tacómetros
• Un tacómetro es un sensor análogo que proporciona una
salida de voltaje proporcional a la velocidad angular de
una flecha o de un eje.
• Es un dispositivo pasivo, no requiere fuente de energía
externa.

3. Tacómetros (especificaciones)
• Los parámetros que especifican el desempeño de un
tacómetro son:
– Ganancia velocidad/voltaje [V/rpm]
– Máxima velocidad, limitada por los rodamientos o por la
saturación del campo magnético
– Inercia del rotor

4. Encóders ópticos
• Los encoders para medir posición angular y lineal también
pueden usarse como sensores de velocidad.
• Se puede obtener la velocidad derivando la señal analógica
de posición, usando para ello un amplificador operacional
o mediante un algoritmo de programación.

5. Acelerómetros
• Un acelerómetro inercial es básicamente un pequeño
sistema masa-resorte-amortiguador con una frecuencia
natural alta.
• Algunos materiales producen un cambio en sus
propiedades eléctricas cuando se les aplica una fuerza o se
someten a deformación (efecto piezoeléctrico). Algunos
acelerómetros usan este principio.

6. Sensores de deformación
• Los sensores más comunes para medir deformaciones son
las galgas extensiométricas (strain gauges).
• Su principio de funcionamiento está basado en la relación
entre el cambio en la longitud y el correspondiente cambio
en la resistencia de un conductor.

7. Sensores de fuerza
• Existen tres tipos principales de sensores de fuerza y
torque:
– Sensores basados en desplazamiento de resorte
– Sensores basados en galgas extensiométricas
– Sensores piezoeléctricos

8. Sensores de presión
• Sensores de presión basados en desplazamiento. Convierte
la presión en un desplazamiento proporcional y después el
desplazamiento en un voltaje proporcional.

9. Sensores de temperatura
• Los cambios que se utilizan para sensar la temperatura son
la expansión o contracción de sólidos, líquidos o gases, el
cambio en la resistencia eléctrica de los conductores y
semiconductores.
– Tiras bimetálicas
– Detectores de temperatura por resistencia (RTD)
– Termistores
– Termodiodos y termotransistores
– Termopares

10. Tiras bimetálicas
• Son dos tiras de diferente metal unidas.
• Los coeficientes de expansión térmica son diferentes y al
cambiar la temperatura la banda conjunta se dobla.
• Esta deformación puede servir como interruptor controlado
por temperatura.

11. Detectores de temperatura por
resistencia (RTD)
• La resistencia de la mayoría de los metales aumenta, en un
intervalo limitado de temperatura, de manera
razonablemente lineal con la temperatura.

12. Termistores
• Son pequeñas piezas hechas con mezclas de óxidos
metálicos.
• La resistencia de los termistores convencionales de óxido
metálico disminuye de una manera no lineal con el
aumento de la temperatura.

13. Termopares
• Cuando dos metales diferentes se unen, en la unión se
produce un diferencia de potencial.
• Ésta depende de los metales usados y de la temperatura de
la unión.

14. Sensores de luz
• Fotodiodos. Cuando la luz incide en la unión del diodo, la
resistencia del diodo disminuye y la corriente del circuito
aumenta.
• Fototransistores. Cuando hay luz incidiendo en el
transistor, ésta altera su resistencia y por consecuencia, la
corriente que circula por sus elementos.
• Fotorresistencias. Tienen una resistencia que depende de la
intensidad luminosa que reciben y que disminuye de
manera lineal cuando la intensidad aumenta.