Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (ej. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano

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Autor: Lic. Edgardo Faletti
2014
Sensor
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Estas pueden ser por
ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento,
presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, etc.
Una variable del tipo eléctrica puede ser del tipo resistivo como una resistencia
eléctrica tal como las RTD (resistance temperature detector) , una capacidad eléctrica (como en
un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en una termocupla), una corriente
eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Un sensor se encuentra siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo
que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el
fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por
ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de
dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que
es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Casi en cualquier tipo de máquina encontramos sensores.
Características que se deben conocer de un sensor
• 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.
• Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la
magnitud de entrada.
• Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.
• 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.
• Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que
influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como
la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del
sensor.
• Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

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Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o
controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (ej. un termómetro
de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un
convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores
detectados puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y
a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como
por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la
señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.
Resolución y precisión
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se
aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la
medida.
La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una
distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden
apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya
un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución
conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el
error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores
accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la
precisión.
Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no
puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de
entrada que puede observarse en la magnitud de salida.
Tipos de sensores
Existen una gran variedad de sensores que se ajustan a distintas realidades de medición. Las
magnitudes que se pueden medir son:
• Posición lineal o angular.
• Deformación.
• Velocidad lineal y angular.
• Aceleración.
• Fuerza y par (deformación)
• Caudal.
• Temperatura.
• Presencia.
• Táctiles.
• Visión artificial.
• Proximidad.
• Acústico (presión sonora)
• Acidez.
• Luz.
• Captura de movimiento.

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En este documento se detallan algunos de ellos.
Posición lineal o angular
 Potenciómetro
La magnitud afecta al valor resistivo del sensor, el ejemplo siguiente (Figura 1) lo demuestra.
Figura 1. Sensor potenciómetro aplicado a un tanque de combustible.
Para el caso de la figura 1, al variar el nivel de combustible modifica el valor del
potenciómetro. Esto trae como consecuencia una variación proporcional de la corriente que es
medida por el instrumento. El instrumento corresponde a un miliamperímetro cuya escala
refleja los distintos niveles del tanque. La variable medida es analógica.
Cuando se diferencia de la posición lineal o angular hago referencia al tipo de sensor.
Esto último está en función de su desplazamiento que tiene el cursor que modifica de manera
directa al valor de su resistencia.
Figura 2. Sensor potenciómetro de posicionamiento angular.
Figura 3. Sensor potenciómetro de posición lineal.

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 Encoder (Codificador)
Este tipo de sensor entrega señal del tipo digital, un ejemplo sencillo que la variación
del valor medido se traduzca en un conjunto de números binarios. Éstos corresponden al valor
de la misma variable. El funcionamiento corresponde a un conversor del tipo analógico a
digital (CAD).
Hay una gran variedad de encoders, una aplicación típica se encuentran para los
motores de continua (DC). Como ejemplos más cercanos para motores de trenes o en los
generadores de las turbinas eólicas. Su función es la de convertir el
movimiento mecánico (giros del eje) en pulsos digitales o hay también análogos que pueden
ser interpretados por un controlador de movimiento.
Figura 3. Encoder óptico-Disco codificado.
El disco codificado está construido de vidrio o plástico. La codificación está
desarrollada entre las partes transparentes y opacas que dejan o no pasar la luz emitida por la
fuente. La luz utilizada es normalmente infrarroja (IR). A medida que el eje rota, el emisor
infrarrojo emite luz que es recibida por el sensor óptico (o foto-transistor) generando los
pulsos digitales a medida que la luz cruza a través del disco o es bloqueada en diferentes
secciones de este. Esto produce una secuencia que puede ser usada para controlar el radio de
giro, la dirección del movimiento e incluso la velocidad.
Existen básicamente cinco tipos de encoders, según sus diseños básicos y
funcionalidad:
1. Incremental.
2. Absoluto.
3. Óptico
4. Lineal.
5. Cuadratura.
El encoder incremental, como su nombre lo indica, determina el ángulo de posición
por medio de realizar cuentas incrementales. Esto quiere decir que el encoder incremental
provee una posición estratégica desde donde siempre comenzará la cuenta (Marca de cero).
La posición actual del sensor es incremental cuando es comparada con la última
posición registrada por el mismo. Éstos son un tipo de encoder óptico y en este tipo de
dispositivo, cada posición es completamente única. Básica mente cuenta pulsos.

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Figura 4. Encoder Incremental.
El sensor encoder absoluto se basa en la información provista para determinar la
posición absoluta en secuencia. En este tipo se ofrece un código único para cada posición.
Figura 5. Encoder Absoluto
Como observamos en la figura 5, el disco contiene varias bandas dispuestas en forma
de coronas circulares concéntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor
queda dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en código Gray.
Un código Gray de cuatro bits lo vemos en la siguiente tabla.
D C B A Ubicación -ángulo
0 0 0 0 0°-Inicio
0 0 0 1 22,5°
0 0 1 1 45,0°
0 0 1 0 67,5°
0 1 1 0 90,0°
0 1 1 1 112,5°
0 1 0 1 135,0°
0 1 0 0 157,5°
1 1 0 0 180,0°
1 1 0 1 202,5°
1 1 1 1 225,0°
1 1 1 0 247,5°
1 0 1 0 270,0°
1 0 1 1 292,5°
1 0 0 1 315,0°
1 0 0 0 337,5°
TABLA 1. Código Gray indica la zona en dónde se encuentra el rotor, específicamente su ángulo.

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Los encoders absolutos se dividen en dos grupos:
1. Un solo giro.
2. Giro múltiple o multivueltas: puede detectar y almacenar más de una revolución.
Los encoders absolutos son más comúnmente usados en motores eléctricos de
corriente directa sin escobillas (Brushless).
El encoder óptico (figura 1) es el tipo más comúnmente usado y consta básicamente
de tres partes:
a) Fuente emisora de luz.
b) Disco giratorio.
c) Detector de luz conocido como “foto detector”.
Figura 6. Partes de un Encoder óptico.
El encoder del tipo lineal es un dispositivo o sensor que cuenta con una escala
graduada para determinar su posición. Los sensores leen la escala para después convertir su
posición codificada en una señal digital que puede ser interpretada por un controlador de
movimiento electrónico. Estos modelos pueden ser del tipo absolutos o incrementales. Varían
en la tecnología utilizada como por ejemplo óptica, magnética inductiva o capacitiva. Se utiliza
en aplicaciones de metrología, sistemas de movimiento y para controlar instrumentos de alta
precisión en la fabricación de herramientas.
Figura 7. Encoder del tipo lineal.

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El tipo de encoder de cuadratura es del tipo rotativo incremental, el cual tiene la
capacidad de indicar tanto la posición como la dirección y la velocidad del movimiento. Se
encuentran con mucha más frecuencia en muchos productos eléctricos de consumo y en una
infinidad de aplicaciones comerciales. La flexibilidad estos es su principal ventaja, ya que
ofrecen una alta resolución, medición con precisión quirúrgica y pueden trabajar en un gran
espectro de velocidades que van desde unas cuantas revoluciones por minuto hasta
velocidades que van más allá de las 5.000 rpm.
Figura 8. Estructura básica de un encoder en cuadratura.
La figura 7 corresponde a un tipo de encoder incremental que utiliza dos sensores
ópticos posicionados con un desplazamiento de ¼ de ranura el uno del otro, generando dos
señales de pulsos digitales desfasada en 90º o en cuadratura. A estas señales de salida, se les
llama comúnmente A y B. Mediante ellas es posible suministrar los datos de posición,
velocidad y dirección de rotación del eje. Si se incluye la señal de referencia, se le denomina I
(índice).
La secuencia con el rotor en sentido horario es:
I (ÍNDICE) A B Giro
0 0 0
0 1 0
0 1 1
0 0 1
0 0 0
0 1 0
0 1 1
0 0 1
0 1 0
1 1 1
UNA ROTACIÓN
1 0 1
0 0 0
TABLA 2. Secuencia de un encoder absoluto en cuadratura.
Usualmente, si la señal A adelanta a la señal B (la señal A toma valor lógico “1” antes
que la señal B, por ejemplo), se establece el convenio de que el eje está rotando en sentido
horario, mientras que si B adelanta a A, el sentido será anti-horario. (ver Figura 7).

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 Sensor de Efecto Hall
La señal que obtenemos es digital, se lo utiliza normalmente de la forma on/off. Se
puede aplicar para la medición de campos magnéticos, corrientes o para la determinación
de la posición de un objeto.Como sensor de posición o detector para componentes
magnéticos, los sensores Hall son especialmente ventajosos si la variación del campo
magnético es comparativamente lenta o nula. En estos casos el inductor usado como
sensor no provee un voltaje de inducción relevante.
Cuando un objeto ferromagnético se aproxima al sensor hall, el campo que provoca el
imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto,
siempre que sea ferromagnético. Son mejores que los sensores del tipo inductivo (basado
en un imán permanente y una bobina). Dado que en este caso el sensor, por estar
implementado por un semiconductor, tiene la capacidad de poseer electrónica integrada,
la señal que sale de los sensores por efecto Hall para uso como detectores de proximidad
por lo general ya está amplificada y condicionada, de modo que su utilización es mucho
más directa, fácil y económica.
Se utilizan también chips por efecto Hall como interruptores accionados por el campo
magnético de un imán. Un caso concreto es en los sensores de los sistemas de alarma
(aquellos que se colocan en puertas y ventanas, para detectar su apertura). Estos
interruptores tienen la ventaja de no sufrir fricción al ser accionados, ya que el único
elemento que toma contacto es el campo magnético, comparativamente con los “reed
switch”. Son utilizados en teclados de alta eficiencia, y estos mismos interruptores se
pueden usar como sensores de choque (contacto físico), posición de un mecanismo,
cuentavueltas, final de de carrera y otras detecciones mecánicas dentro y en el exterior de
una automatización.
Figura 9. Conexionado de un sensor de efecto Hall.
Deformación y Desplazamiento
En el caso por deformación, el sensor cambia su estado cuando existe variaciones en
su superficie y en consecuencia un cambio de su resistencia eléctrica, tal como en un hilo
conductor calibrado, o en resistencias construidas a base de pistas de un semiconductor. Si el
dispositivo es por desplazamiento esto se hace mediante la variación del recorrido de un eje
que afecta a los valores inductivos de un conjunto de bobinas.

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 Transformador diferencial de variación lineal
El tipo de señal que se obtiene en su salida es analógica.
Figura 10. Corte de un sensor del tipo de transformador diferencial de variación lineal.
También conocido como LVDT según sus siglas en inglés es un tipo
de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. El transformador
posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de un tubo. La bobina central
es el devanado primario y las externas son los secundarios. Un centro ferromagnético de
forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se desliza con respecto al eje
del tubo.
Cuando una corriente alterna circula a través del primario, causa una tensión que es
inducida a cada secundario proporcionalmente a la inductancia mutua con el primario. La
frecuencia del oscilador que causa la corriente alterna está en el rango de 1 a 10 kHz.
A medida que el núcleo se mueve, la inductancia mutua cambia, causando que la
tensión inducida en el secundario se modifique. Las bobinas están conectadas en serie pero
invertidas, así que el voltaje de salida es la diferencia (por eso es "diferencial") entre los dos
voltajes secundarios. Cuando el núcleo está en su posición central, se encuentra equidistante a
los dos secundarios, las tensiones inducidas son iguales pero de signo opuesto, así que el valor
de la VOUT es cero.
Cuando el núcleo es desplazado en una dirección, la tensión en una bobina aumenta
mientras que en la otra disminuye, causando que la VOUT también aumente desde cero hasta su
máximo. Este VOUT tiene la misma fase que la tensión del primario. La magnitud de la tensión
de salida es proporcional a la distancia en que fue desplazado el núcleo (hasta cierto límite),
por eso el dispositivo es descrito como "lineal". La fase de la tensión indica la dirección del
desplazamiento.
Debido a que el núcleo deslizante no toca el interior del tubo, puede moverse
prácticamente sin fricción, haciendo del LVDT un dispositivo muy fiable. Los LVDT son usados
para la realimentación de posición en servomecanismos y para la medición automática en
herramientas y muchos otros usos industriales y científicos Los LVDT proveen una salida de 0-
10 V y corrientes que oscilan entre los 4-20 mA

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Figura 11. Secuencia del núcleo desplazándose y el efecto que esto produce.
 Galga Extensiométrica
Figura 12. Placa de una galga extensiométrica
La galga extensiométrica es un sensor, para medir la deformación, presión,
carga, torque, posición, entre otras cosas, que está basado en el efecto piezorresistivo, el cual
es la propiedad que tienen ciertos materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia
cuando se le someten a ciertos esfuerzos y se deforman en dirección de los ejes mecánicos. Un
esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica, esta
variación puede ser por el cambio de longitud, el cambio originado en la sección o el cambio
generado en la resistividad.
La galga extensiométrica hace una lectura directa de deformaciones longitudinales en
cierto punto del material que se está analizando.
En su forma más común, consiste en un estampado de una lámina metálica fijada a
una base flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto cuya deformación se quiere estudiar
mediante un adhesivo, como el cianoacrilato. Según se deforma el objeto, también lo hace la

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lámina, provocando así una variación en su resistencia eléctrica. Habitualmente una galga
extensiométrica consiste de un alambre muy fino, o más comúnmente un papel metálico
arreglado en forma de rejilla, que se puede unir por medio de soldadura a un dispositivo que
pueda leer la resistencia generada por la galga. Esta forma de rejilla permite aprovechar la
máxima cantidad de material de la galga sujeto a la tensión a lo largo de su eje principal. Las
galgas extensiométricas también pueden combinarse con muelles o piezas deformables para
detectar de forma indirecta los esfuerzos.
Estos tipos de sensores deben ser puntuales para así poder medir esfuerzos en puntos
concretos. En la práctica las dimensiones de la galga son apreciables por lo tanto se supone
que el punto de medida es el centro geométrico de la galga. Si se pretenden medir vibraciones,
es necesario que la longitud de las ondas de esas vibraciones sea mayor que la longitud de la
galga. Las galgas pueden estar cementadas en una placa pequeña o dos elementos presionan
el alambre que transporta la electricidad.
Las galgas tienen ciertas características físicas, que se encuentran en su tamaño, peso
y materiales con los que fueron hecha, es pequeña y dura lo que facilita la velocidad en que
genera las respuestas,; estas son muy importantes puesto que el resultado correcto depende
de estos aspectos.
Existen también características que dependen de la fabricación de la galga, por
ejemplo, la temperatura del funcionamiento y el factor de la galga, este indica la sensibilidad
que tiene el sensor. También la resistencia de la galga, el coeficiente de temperatura, la
prueba de fatiga y el coeficiente de expansión lineal; son características necesarias para
conocer bajo qué circunstancias la galga arroja los resultados adecuados.
La galga extensiométrica hace una lectura directa de deformaciones longitudinales en
cierto punto del material que se está analizando. La unidad que lo representa es épsilon, esta
unidad es adimensional y expresa el cambio de la longitud sobre la longitud inicial.
En su forma más común, consiste en un estampado de una lámina metálica fijada a
una base flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto cuya deformación se quiere estudiar
mediante un adhesivo, como el cianoacrilato. Según se deforma el objeto, también lo hace la
lámina, provocando así una variación en su resistencia eléctrica. Habitualmente una galga
extensiométrica consiste de un alambre muy fino, o más comúnmente un papel metálico
arreglado en forma de rejilla, que se puede unir por medio de soldadura a un dispositivo que
pueda leer la resistencia generada por la galga. Esta forma de rejilla permite aprovechar la
máxima cantidad de material de la galga sujeto a la tensión a lo largo de su eje principal. Las
galgas extensiométricas también pueden combinarse con muelles o piezas deformables para
detectar de forma indirecta los esfuerzos.
Idealmente, las galgas deberían ser puntuales para así poder medir esfuerzos en
puntos concretos. En la práctica las dimensiones de la galga son apreciables por lo tanto se
supone que el punto de medida es el centro geométrico de la galga. Si se pretenden medir
vibraciones, es necesario que la longitud de las ondas de esas vibraciones sean mayores que la
longitud de la galga. Las galgas pueden estar cementadas en un placa pequeña o dos
elementos presionan el alambre que transporta la electricidad.
Los materiales que suelen utilizarse para fabricar galgas son alambres muy pequeños
de aleaciones metálicas, como por ejemplo constantán (Níquel 60%-Cobre 40%), nicrom,
Chromel (Níquel-Cromo), aleaciones (Hierro-Cromo-Aluminio), y los elementos como los
semiconductores tenemos como el silicio y el germanio o gravado en laminillas metálicas

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delgadas. Es por ello que las galgas se clasifican en dos tipos: las metálicas y las
semiconductoras.
 Magnetoestrictivo
La señal de salida del sensor es del tipo digital y la entrada en analógica poseer los
elementos necesarios.
Figura 13. Sensor magnetoestrictivo de posición lineal absoluto para la hidráulica móvil
La magnetostricción es la propiedad de los materiales magnéticos que hace que estos
cambien de forma al encontrarse en presencia de un campo magnético. Las vibraciones en
forma de sonido son causadas por la frecuencia de las fluctuaciones del campo magnético.
Éste fenómeno es parte de la causa de que se encuentren vibraciones de 100 Hz ó 120 Hz en
máquinas eléctricas como motores y transformadores.
Los materiales ferromagnéticos tienen la propiedad de cambiar de forma en presencia
de los campos magnéticos. Para generar electricidad se utiliza la magnetrostricción inversa, la
aplicación de compresión cambia el flujo magnético lo que según la ley de Faraday induce un
campo eléctrico.
Los sensores magnetoestrictivos están basados en la detección de eco de un impulso
ultrasónico generado por la deformación elástica que se produce en algunos materiales bajo el
efecto de un campo magnético. Consisten básicamente en una varilla de material magnético
en la que se genera una perturbación ultrasónica mediante una bobina inductora. Sobre la
varilla se coloca un imán móvil que puede deslizarse.
El imán provoca un cambio de permeabilidad del medio y esto provoca una reflexión
de la onda ultrasónica, pudiéndose detectar la distancia del imán por el tiempo en recibir el
eco. En general, se excita con una señal cuadrada y se mide el desfase entre ésta y el eco, tal
como se muestra en la figura 13. Este tipo de transductores suelen ser muy robustos y muy
aptos para ambientes agresivos, con distancias de detección de hasta 10 metros.
Figura 14. Principio de un sensor magnetoestrictivo

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Figura 15. Sensor con su anillo magnético
 Magnetorresistivos (MR)
La señal que se opera es del tipo de analógica. los sensores magnetorresistivos (MR)
utilizan el efecto magneto-resistivo, que se basa en la propiedad de un material que cambia su
resistividad por la presencia de un campo magnético externo. Este efecto se usa
principalmente para la medición angular y la velocidad rotacional, donde no se requiera la
linealización de la característica del sensor. Por lo tanto, son un excelente medio de medida
tanto en desplazamiento lineal como en angular, bajo condiciones ambientales extremas en
aplicaciones en automoción o maquinaria (ruedas dentadas, varillas de metal, levas,
etc.). Otra aplicación de los sensores magnetorresistivos es la medición de velocidad
rotacional. Un ejemplo donde las propiedades de estos sensores puedan ser útiles es en las
aplicaciones de automoción, tal como detección de velocidad de una rueda para el ABS, en
sistemas de control de motores y en detectores de posición para la medición de la posición de
un chasis, en la medición de posición de válvulas o de los pedales.
En la figura 16 se muestra el principio de trabajo básico de un sensor MR, con una tira
de material ferromagnético llamado permalloy (20% de Fe, 80% de Ni). Suponiendo que,
cuando no está presente un campo magnético externo, el permalloy tiene un vector de
magnetización interno paralelo al flujo de la corriente ‘I’ de izquierda a derecha. Si se aplica un
campo magnético externo ‘H’ paralelo al plano del permalloy, pero perpendicular al flujo de la
corriente ‘I’, el vector de magnetización interno del permalloy rotará alrededor de un ángulo α.
Como resultado, la resistencia ‘R’ del ‘permalloy’ cambiará en función del ángulo de rotación
α, dado por:
𝑅 = 𝑅0 + ∆𝑅0 𝐶𝑂𝑆2
𝛼
Figura 16. Principio de funcionamiento de un sensor MT.

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Figura 17. Efecto del permaloy frente al campo magnético
R0 y ∆R0 son parámetros del material y para lograr las características óptimas del
sensor, se busca un valor alto de R0 y una baja magneto-restricción. Con este material, ∆R0 es
del orden del 3%. Es obvio que es una ecuación cuadrática, es decir, que la característica de la
resistencia/campo magnético no es lineal, entonces, cada valor de R no está asociado
necesariamente con un único valor de H. Básicamente, el efecto MR se puede utilizar para la
medición angular y la velocidad rotacional, donde no se requiera la linealización de la
característica del sensor.
Figura 18. Aspecto genérico de un sensor magnetorresistivo
Velocidad lineal y Angular
 Dinamo Tacométrica
Las dinamos tacométricas son máquinas eléctricas rotativas especiales que, en los
últimos años, se han convertido en excelentes colaboradores en los procesos de regulación de
velocidades de giro.
Figura 19. Dinamo Tacométrica de eje saliente

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La primitiva función de las dinamos tacométricas, denominadas también tacodinamos
o tacómetros, fue simplemente de control, como indicadores del número de r. p. m. de ejes de
giro. Actualmente sólo determinados tipos de tacodinamos, los más reducidos, simples y
menos precisos, se utilizan como indicadores. La importancia de las dinamos tacométricas
modernas reside en su participación directa en el proceso de regulación. En las instalaciones
de regulación electrónica, las dinamos tacométricas son elementos aislados que por su
disposición en el conjunto (van acopladas a los sistemas motrices) parecen ajenas al circuito
electrónico; sin embargo, no es así, sino que participan activamente en el proceso de
regulación, y de su exactitud depende la buena marcha de toda la operación.
Principios de funcionamiento: Dinamos Tacométricas (tacodinamo), estos
proporcionan una señal de corriente continua. Están constituidos por un inductor que genera
un campo magnético mediante imanes permanentes o electroimanes y un inducido o rotor
ranurado sobre el que se bobinan unos devanados de hilo conductor. Suelen tener una
sensibilidad entre 5 y 10 mV por cada r.p.m. y pueden medir velocidades de hasta 10000 r.p.m.
Este dispositivo nos genera un nivel determinado de tensión continua en función de la
velocidad de giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensión corresponde una
determinada velocidad, podremos averiguar de forma muy fiable a qué velocidad gira un
motor.
 Encoder (desarrollado anteriormente)
 Detector inductivo
Si bien se utilizan como sistemas del tipo ON/OFF o bien de proximidad, se
puede medir la velocidad tomando en cuenta la frecuencia que se obtiene en su
salida.
Figura 20. Aplicación de un detector inductivo.
La salida es cuando hay presencia de la cara ferromagnética una tensión de
fuente y cuando no la hay no habrá tensión. Por lo tanto tendrá un tipo de señal
similar a la cuadrada. Al variar la velocidad de rotación, variará la frecuencia.
Principio de funcionamiento: Los sensores inductivos sirven para detectar
materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para
aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de
objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de
codificación y de conteo.

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Internamente este tipo de sensor posee una bobina que está sometida a una
determinada frecuencia, es decir que el inductor presenta una reactancia inductiva. Al
acercar un material magnético produce una disminución del valor de esta inductancia.
Se puede realizar una gráfica en función del comportamiento del sensor frenta
a la presencia de un objeto metálico.
Figura 21. Respuesta de un sensor inductivo frente a un objeto.
 Servo-inclinómetros
Figura 22. Sensor de inclinación.
Los inclinómetros están diseñados para medir inclinación angular horizontal y vertical
con resolución virtualmente infinita. Proporcionan medidas de alta precisión y fiabilidad,
esenciales en aplicaciones de defensa, aerospacio, transportes e industria. Los sensores
inerciales con mecanismos servo de lazo cerrado permiten medir inclinación en los ejes X e Y:
el cabeceo (pitch) y alabeo (roll) con altísima sensibilidad, mientras que los inclinómetros
basados en MEMS (estado sólido) son sensores más económicos para aplicaciones que
requieran buena precisión, pequeño tamaño, frecuencia de respuesta alta y bajo consumo.
Los inclinómetros conductivos varían la conductividad eléctrica en función del grado de
pasaje de corriente entre sus bornes.

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 RVDT -Transformador Diferencial de Variable Rotatoria.
Estos sensores sirven para medir desplazamiento angular.
Figura 23. Principio de funcionamiento RVDT
El principio de funcionamiento es similar a los LVDT, al girar el núcleo modifica la inductancia
produciendo diferencias en los niveles de salida del transformador, que funciona como un
diferencial.
 Giróscopo y Acelerómetro
Los giróscopos se encuentran en los teléfonos ya que su función es la de
mantener la orientación de la pantalla. Los sensores giroscópicos pueden monitorear y
controlar posiciones del dispositivo como la orientación, la dirección, el movimiento angular y
la rotación. Cuando se aplica a un teléfono inteligente, un sensor giroscópico comúnmente
lleva a cabo funciones de reconocimiento de gestos. Además, los giroscopios en
los teléfonos inteligentes ayudan a determinar la posición y orientación del teléfono.
Un acelerómetro es un elemento sensor que mide la aceleración, así como el ángulo
de inclinación, la rotación, la vibración, el choque y la gravedad. Para ofrecer funcionalidad en
un teléfono inteligente, el software del acelerómetro debe traducir los datos proporcionados
por el sensor. Los teléfonos inteligentes utilizan varios tipos de acelerómetros, siendo el
elemento sensor y el software las principales diferencias entre ellos. Cuando se aplica a
un teléfono inteligente, un acelerómetro puede cambiar automáticamente la orientación del
dispositivo de vertical a horizontal.
Acelerómetro piezoeléctrico
El acelerómetro es uno de los transductores más versátiles, siendo el más
común el piezoeléctrico por compresión. Este se basa en que, cuando se comprime un
retículo cristalino piezoeléctrico, se produce una carga eléctrica proporcional a la
fuerza aplicada.
Los elementos piezoeléctricos están hechos normalmente de circonato de
plomo. Los elementos piezoeléctricos se encuentran comprimidos por una masa,
sujeta al otro lado por un muelle y todo el conjunto dentro de una caja metálica.
Cuando el conjunto es sometido a vibración, el disco piezoeléctrico se ve sometido a
una fuerza variable, proporcional a la aceleración de la masa. Debido al efecto
piezoeléctrico se desarrolla un potencial variable que será proporcional a la
aceleración. Dicho potencial variable se puede registrar sobre
un osciloscopio o voltímetro.
Este dispositivo junto con los circuitos electrónicos asociados se puede usar
para la medida de velocidad y desplazamiento además de la determinación de formas
de onda y frecuencia. Una de las ventajas principales de este tipo de transductor es

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que se puede hacer tan pequeño que su influencia sea despreciable sobre el
dispositivo vibrador. El intervalo de frecuencia típica es de 2 Hz a 10 KHz.
Figura 24. Acelerómetro piezoeléctrico de cuarzo.
Los acelerómetros electrónicos permiten medir la aceleración en una, dos o
tres dimensiones, esto es, en tres direcciones del espacio ortonormales. Esta
característica permite medir la inclinación de un cuerpo, puesto que es posible
determinar con el acelerómetro la componente de la aceleración provocada por la
gravedad que actúa sobre el cuerpo.
Un acelerómetro también es usado para determinar la posición de un cuerpo,
pues al conocerse su aceleración en todo momento, es posible calcular los
desplazamientos que tuvo. Considerando que se conocen la posición y velocidad
original del cuerpo bajo análisis, y sumando los desplazamientos medidos se determina
la posición.
Encontramos los siguientes tipos de acelerómetros:
• Acelerómetros de efecto Hall.- Utilizan una masa sísmica donde se coloca un imán
y un sensor de efecto Hall que detecta cambios en el campo magnético
• Acelerómetros de condensador.- Miden el cambio de capacidad eléctrica de
un condensador mediante una masa sísmica situada entre las placas del mismo,
que al moverse hace cambiar la corriente que circula entre las placas del capacitor.
Fuerza y par (deformación)
 Galga Extensiométrica
Figura 25. Estructura de una galga extensiométrica.
Una galga extensiométrica consiste de un alambre muy fino, o más comúnmente un
papel metálico arreglado en forma de rejilla como se muestra en la figura. Esta forma de rejilla
permite aprovechar la máxima cantidad de material de la galga sujeto a la tensión a lo largo
de su eje principal.
El parámetro que define la sensibilidad de una galga se conoce como factor de galga
GF, y es definido como el cociente entre el cambio fraccional de la resistencia eléctrica y la
tensión .

19. 19
El circuito más comúnmente empleado con galgas es el circuito puente. En la figura de
abajo a la izquierda se muestra la conexión de un circuito puente con una galga.
Figura 26. Conexión puente para medición con galga.
No desarrollo en este escrito los sensores triaxiles que también se utilizan para medir
fuerza y que utilizan el efecto piezoeléctrico.
Presión
 Membrana
Figura 27. Modelo de un sensor a presión.
Figura 28. Sensor de membrana gruesa.
Es un sensor que la presión desplaza a la membrana generando presión a la pastilla
piezeléctrica. La presión genera una diferencia de potencial relacionada con esta.

20. 20
Caudal
 Turbina
Consiste de un juego de paletas o aspas acopladas a un eje, las cuales giran
cuando pasa un fluido a través de ellas. La velocidad a la cual giran estas aspas
es proporcional a la velocidad del flujo, y si tenemos la velocidad y el área del
conducto se puede determinar el caudal. Las turbinas deben instalarse de tal
modo que no se vacíe cuando cesa el caudal ya que el choque del agua a alta
velocidad contra el medidor vacío lo dañaría seriamente.
Figura 29. Sensor del tipo turbina
• Magnético
Figura 30. Medidor de caudal magnético.
Este tipo de medidores de flujo son, especialmente, apropiados para la
medición del flujo volumétrico de electricidad en medios conductivos, como: ácidos,
alcalinos, solución salina, barro, pulpa, efluentes, etc.
La teoría de trabajo del medidor de flujo electromagnético se basa en la ley de
inducción electromagnética de Faraday. Cuando los líquidos conductores se mueven
en un ángulo correcto a través de un campo magnético, el voltaje inducido (E) es
generado en el conductor.
El voltaje inducido se puede calcular de acuerdo con la siguiente ecuación:
donde: E es la fuerza electromotriz en voltios, k es una constante B densidad
del flujo magnético en tesla, D es el diámetro interior del tubo en metros , es la
velocidad media del conductor en la dirección de los ejes de la sección del poste, en

21. 21
metros por segundo cuando el fluido pasa a través del campo magnético de forma
perpendicular a la dirección del flujo, los conductores eléctricos generaran voltaje en
proporción a la velocidad media ( esto es, flujo volumétrico). Por lo tanto, el fluido que
se esta midiendo, debe alcanzar el mínimo de conductividad. Señales del voltaje
inducido serán detectadas inicialmente por dos postes, los cuales están directamente
conectados con el líquido.
Entonces, estas señales son transmitidas a un amplificados a través de un cable
y finalmente se convierte en una señal unificada de salida.
En tubos no magnéticos, la tasa del flujo se calcula a través de la medición de la
velocidad media del fluido eléctrico conductor.
Temperatura
• Termocupla
Figura 31. Funcionamiento de una termocupla.
Las termocuplas son los sensores de temperatura eléctricos más utilizados en la
industria. Una termocupla se hace con dós alambres de distinto material unidos en un
extremo, al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño,
del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura.
Este sería un esquema de ejemplo de una termocupla cualquiera. Estos dispositivos
suelen ir encapsulados en vainas, para protegerlos de las condiciones extremas en ocasiones
del proceso industrial que tratan de ayudar a controlar, por ejemplo suele utilizarse acero
inoxidable para la vaina, de manera que en un extremo está la unión y en el otro el terminal
eléctrico de los cables, protegido adentro de una caja redonda de aluminio( cabezal ). Además
según la distancia a los aparatos encargados de tratar la pequeña señal eléctrica de estos
transductores, también deben utilizarse cables compensados para transportar esta señal sin
que la modifique o la modifique de una manera fácilmente reconocible y reversible para los
dispositivos de tratamiento de la señal. También se da el caso de que los materiales empleados
en la termocupla como el platino puro, hagan inviable económicamente extender la longitud
de los terminales de medición de la termocupla.
Figura 32. Estructura de una termocupla.

22. 22
A continuación se puede detallar las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de
termocuplas:
Tipo B: Capacidad para medir temperaturas levemente más altas, mayor estabilidad y
resistencia mecánica, y su aptitud de ser utilizada sin compensación de junta de referencia
para fluctuaciones normales de la temperatura ambiente. Resultan adecuadas para uso
continuo en atmósferas oxidantes o inertes a temperaturas hasta 1.700º C. También resultan
satisfactorias durante cortos períodos de tiempo en vacío. Baja tensión de salida , incapacidad
para ser utilizada en atmósferas reductoras (como ser hidrógeno o monóxido de carbono) y
cuando se encuentran presentes vapores metálicos (eso es, de plomo o zinc ) o no metálicos
(arsénico, fósforo o azufre). Nunca se la debe usar con un tubo de protección metálico.
Tipo R: Pueden ser utilizadas en forma continua en atmósferas oxidantes o inertes hasta
1.400º C. La ventaja de la termocupla Tipo R sobre la Tipo B es su mayor f.e.m. de salida.
Nunca se las deben usar en atmósferas reductoras, ni tampoco en aquellas que contienen
vapores metálicos o no metálicos u óxidos fácilmente reducidos, a menos que se las protejan
adecuadamente con tubos protectores no metálicos. Nunca deben ser insertadas
directamente dentro de una vaina metálica
Tipo S: La termocupla Tipo S es la termocupla original platino-rodio. Pueden ser utilizadas en
forma continua en atmósferas oxidantes o inertes hasta 1.480º C.
Tienen las mismas limitaciones que las termocuplas Tipo R y Tipo B pero son menos estables
que la termocupla Tipo B cuando se las utiliza en vacío.
Tipo J: Para uso continuo en atmósferas oxidantes, reductoras e inertes y en vacío hasta 760°
C. Por encima de 540° C, el alambre de hierro se oxida rápidamente, requiriéndose entonces
alambre de mayor diámetro para extender su vida en servicio. La ventaja fundamental de la
termocupla Tipo J es su bajo costo. No se deben usar en atmósferas sulfurosas por encima de
540° C. A causa de la oxidación y fragilidad potencial , no se las recomienda para temperaturas
inferiores a 0°C . No deben someterse a ciclos por encima de 760° C , aún durante cortos
períodos de tiempo, si en algún momento posterior llegaran a necesitarse lecturas exactas por
debajo de esa temperatura.
Tipo K: Para uso continuo en vacío y en atmósferas oxidantes, reductoras e inertes.
Su desventaja reside en él hecho de que su límite máximo de temperatura es de tan sólo 370°
C para un diámetro de 3,25 mm. Resultan adecuadas para mediciones debajo de 0°C , pero se
recomienda para ese propósito a las termocuplas Tipo E.
Tipo E: Posee la mayor f.e.m. de salida de todas las termocuplas estándar. Para un diámetro de
3,25 mm su alcance recomendado es – 200° C a 980°C. Estas termocuplas se desempeñan
satisfactoriamente en atmósferas oxidantes e inertes, y resultan particularmente adecuadas
para uso en atmósferas húmedas a temperaturas subcero a raíz de su elevada f.e.m. de salida
y su buena resistencia a la corrosión.
La termocupla tiene un problema que es la compensación del cero. Esto se debe en que en
algún punto, habrá que empalmar los cables de la termocupla con un conductor normal de
cobre. En ese punto se producirán dos nuevas termocuplas con el cobre como metal para
ambas, generando cada una un voltaje proporcional a la temperatura de ambiente en el punto
del empalme.

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• RTD (Resistance Temperature Detectors)
Los detectores de temperatura de resistencia (RTD) detectan con precisión la
temperatura con un excelente grado de repetibilidad . El RTD se compone de ciertos
elementos metálicos cuyo cambio en la resistencia es una función de la temperatura. En
funcionamiento, una pequeña corriente de excitación se hace pasar a través del elemento, y la
tensión, que es proporcional a la resistencia, se mide a continuación, y se convierte en
unidades de calibración de la temperatura.
El elemento RTD está fabricado con un enrollando de alambre (hilos enrollados) o de
una película delgada sobre una base de cerámica o de vidrio y sellando este elemento dentro
de una cápsula de cerámica o de vidrio.
Como la mayoría de RTD deben tener una resistencia inicial baja, a menudo 100
ohmios, y tienen un pequeño cambio en la resistencia por unidad de intervalo de temperatura,
la resistencia del alambre de plomo es a menudo compensada con una configuración de
puente de tres o cuatro cables integrado en los dispositivos de medición.
Mediante la selección de los elementos propios y envoltura de protección, RTD puede
funcionar en un rango de temperatura de (-200 a 650) ° C [-328 a 1202] ° F.
Figura 33. Conexionado de una RTD.
• Termistor NTC y PTC
Son resistencias no lineales porque su resistencia no varía de forma
proporcional al valor de la magnitud que las modifica. Estas resistencias pertenecen al
mismo grupo de las semiconductores, aunque dependen de magnitudes diferentes.
La resistencia NTC (Negative Temperature Coefficient) es una resistencia cuyo
valor óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por su
disminución del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto
presenta un coeficiente de temperatura negativo en cambio la resistencia PTC
(Positive Temperature Coefficient) se caracteriza por el aumento del valor óhmico a
medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de
temperatura positivo.
Figura 34.- A. Termistor PTC - B. Termistor NTC.
A B

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Los termitores NTC, se fabrican a partir de óxidos semiconductores, de los metales del
grupo del hierro, pero como la resistencia específica de estos óxidos en estado puro es muy
elevada, se les añaden pequeñas cantidades de otros iones de distinta valencia. Entonces para
la fabricación de éstas se usa el óxido de níquel o el óxido de cobalto combinados con óxido
de litio.
En el proceso de fabricación los óxidos son transformados en polvo fino con dimensión
de grano comprendida entre 10 y 50 micras. Se aglomeran, mezclan y, con métodos de
extrusión, se les da forma de cilindro o de tubo. Después de metalizar los extremos de las
barras, se someten a un proceso de estabilización calentándolos a temperatura superior a la
máxima de funcionamiento. Finalmente se protege la superficie con barnices o esmaltes
refractarios.
Las resistencias PTC se fabrican a partir de BaTi03 o soluciones sólidas de los titanatos
de bario y de estroncio. El proceso de fabricación es análogo al de los termitores NTC.
• Termostato Bimetal
Un termostato es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra
un circuito eléctrico en función de la temperatura. Su versión más simple consiste en
una lámina metálica como la que utilizan los equipos de aire acondicionado para apagar o
encender el compresor. Otro ejemplo lo podemos encontrar en los motores de combustión
interna, donde controlan el flujo del líquido refrigerante que regresa al radiador dependiendo
de la temperatura del motor. Los bimetálicos consisten en dos láminas de metal unidas, con
diferente coeficiente de dilatación térmico. Cuando la temperatura cambia, la lámina cambia
de forma actuando sobre unos contactos que cierran un circuito eléctrico.
Pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados cambiando su estado
cuando la temperatura alcanza el nivel para el que son preparados.
Figura 35. Estructura de un termostato bimetálico.

25. 25
Por Luz y Presencia
Los sensores básicos que trabajan con la recepción de la luz en la versión pasiva como
el LDR y en la activa tal como el fotodiodo y el fototransistor.
Fotodiodo/fototransistor
Figura 36. Imagen de un fotodiodo (receptor)
Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión P-N, sensible a la
incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se
polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente
cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan
como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión
muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente
presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.
Un fototransistor es similar al diodo, pero con la ventaja de ser más sensible
para la conducción. Polarizando su base correctamente el fototransisitor satura.
Figura 37 – Receptor a fototransistor.
 Fotorresistencia (LDR)
Figura 38. Encapsulado típico de una LDR
La fotorresistencia, también llamada LDR debido a que en terminología inglesa su
nombre es Light-Dependet resistor , pertenece al grupo de los llamados sensores
fotoeléctricos, es decir aquellos que responden al cambio en la intensidad de la luz, algunos de
ellos ( no es el caso de la fotorresistencia) llevan incorporados una fuente luminosa,
generalmente la mayoría de los sensores fotoeléctricos utilizan LEDs como fuentes de luz.

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Realmente una fotorresistencia( o también llamado fotorresistor, fotoconductor,
célula fotoeléctrica) es una resistencia cualquiera que cambia su valor dependiendo de la
cantidad de luz que lo ilumina, en especial, disminuye cuando aumenta la intensidad de
la luz incidente, el valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en
él (puede variar entre 1KΩ hasta 50Ω) y bastante alto cuando está en
penumbra (aproximadamente 50KΩ).
Como se puede apreciar en la imagen adjunta, la fotorresistencia consta de un cuerpo
compuesto por una célula o celda y dos terminales .El cuerpo del mismo está compuesto por
sulfuro de cadmio un material semiconductor, el cual hace variar el valor de la resistencia
dependiendo de la luz incidida en el mismo, esta luz si es de alta frecuencia(incluida las
frecuencias infrarrojas , ultravioletas y otras frecuencias que puedan encontrarse en el
espectro electromagnético) los fotones son absorbidos por la elasticidad del sulfato de
cadmio lo que favorece que surja un electrón libre que pueda conducir la electricidad
disminuyendo así su resistencia.
Ya como dispositivos más complejos, es decir que dentro de su estructura cuentan con
amplificadores y filtros tenemos los siguientes sistemas:
• Fotoeléctrico
Figura 39. Distintos tipos de sensores fotoeléctricos.
Un sensor fotoeléctrico o fotocélula es un dispositivo electrónico que responde al
cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que
genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor.
Se pueden encontrar distintas topologías en este tipo de sensado por luz:
• Barrera de luz
Las barreras tipo emisor-receptor están compuestas de dos partes, un componente
que emite el haz de luz, y otro componente que lo recibe. Se establece un área de
detección donde el objeto a detectar es reconocido cuando el mismo interrumpe el
haz de luz. Debido a que el modo de operación de esta clase de sensores se basa en la
interrupción del haz de luz, la detección no se ve afectada por el color, la textura o el
brillo del objeto a detectar. Estos sensores operan de una manera precisa cuando el
emisor y el receptor se encuentran alineados. Esto se debe a que la luz emitida
siempre tiende a alejarse del centro de la trayectoria. Ventajas e Inconvenientes: La luz
solo tiene que atravesar el espacio de trabajo una vez, por lo que se favorecen grandes
distancias de funcionamiento, hasta 60 metros. Son apropiadas para condiciones
ambientales poco favorables, como suciedad, humedad, o utilización a la intemperie,
así como independientemente del color del objeto realiza una detección precisa del
objeto. La instalación se ve dificultada por tener que colocar dos aparatos separados y
con los ejes ópticos alineados de manera precisa y delicada, ya que el detector emite
en infrarrojos. Precauciones de montaje: A la hora del montaje hay que tener en
cuenta las superficies reflectantes cercanas a los dispositivos, provocando un mal
funcionamiento de la fotocélula. También hay que tener en cuenta las posibles
interferencias mutuas por la cercanía de varios de estos dispositivos, además de

27. 27
controlar los ambientes sucios, ya que la suciedad afecta negativamente en la lente
emisora.
• Reflexión sobre espejo
La luz infrarroja viaja en línea recta, en el momento en que un objeto se
interpone el haz de luz rebota contra este y cambia de dirección permitiendo que la luz
sea enviada al receptor y el elemento sea censado, un objeto de color negro no es
detectado ya que este color absorbe la luz y el sensor no experimenta cambios.
Ventajas e Inconvenientes: En estas fotocélulas el haz de luz recorre dos veces la
distancia de detección, con lo cual las distancias de trabajo que se consiguen son
medias (de unos 15 metros). El espejo es fácil de instalar, y no se necesita cableado
hasta el mismo, por lo que solo hay que cablear un detector. Además de ser válidos
para detección de objetos opacos, también cubren eficientemente aplicaciones con
detección de objetos con cierto grado de transparencia. El problema más llamativo es
que el objeto a detectar tiene que ser mayor que el espejo y, a ser posible, no
reflectante, además de que la alineación tiene que ser precisa. Precauciones de
montaje: Un objeto con superficie reflectante puede provocar errores de detección.
Esto se puede evitar haciendo que la reflexión del objeto a detectar no tenga la
misma inclinación que el haz del detector. Reflexión sobre objeto: Tienen el
componente emisor y el componente receptor en un solo cuerpo, el haz de luz se
establece mediante la utilización de un reflector catadióptico. El objeto es detectado
cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente
receptor es interrumpido. Debido a esto, la detección no es afectada por el color del
mismo. La ventaja de las barreras réflex es que el cableado es en un solo lado, a
diferencia de las barreras emisor-receptor que es en ambos lados. Hay dos tipos de
fotocélulas de reflexión sobre objeto, las de reflexión difusa y las de reflexión definida.
• Reflexión difusa
En las fotocélulas de reflexión difusa sobre el objeto el emisor lanza un haz de
luz; los rayos del haz se pierden en el espacio si no hay objeto, pero cuando hay
presencia de objeto, la superficie de éste produce una reflexión difusa de la luz, parte
de la cual incide sobre el receptor y se cambia así la señal de salida de la fotocélula.
Figura 40. Sensor fotoeléctrico

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Figura 41. Descriptivo de los distintos tipos de sensado por luz.
• Reflexión definida
La reflexión en la superficie del objeto a detectar por las fotocélulas de reflexión
definida normalmente es de carácter difuso, como en los sensores de reflexión difusa,
o sea que los rayos reflejados salen sin una trayectoria determinada. Esto es muy
importante, para no caer en la falsa idea de que la diferencia respecto a los sensores
de reflexión difusa está en el tipo de reflexión; lo está en el tipo de óptica empleada.
En las fotocélulas de reflexión definida la fuente de luz está a una distancia mayor que
la distancia focal, por lo que el haz converge a un punto del eje óptico.
Encontramos distintos tipos de sensores para registrar presencia:
• Infrarrojos
Los más sencillos y habituales son los denominados Passive Infrared (PIR) y
están basados en la diferencia de calor emitido por los seres humanos en movimiento
respecto al del espacio vacío. Estos sensores, de tipo pasivo, no son capaces de “ver” a
través de obstáculos, incluyendo cristal, y poseen una sensibilidad baja, por lo que no
se recomienda para pequeños movimientos o para superficies amplias. Así mismo,
estos modelos se caracterizan por detectar peor los movimientos hacia o desde el
detector, que los movimientos que “cruzan” su campo de visión. Por todo ello, los
detectores PIR están indicados en zonas de paso como escaleras o aparcamientos,
pero es necesario evitar fuentes de calor que apunten directamente o se encuentren
cercanas, ya que desestabilizan el sensor.
Un ejemplo son los sensores fotoeléctricos. Para este caso, algunos sistemas
de detección de movimiento utilizan láser y rayos IR. El láser se dispara hacia el otro
lado de la habitación. Si el láser es interrumpido, entonces se activa la alarma. La
configuración es del tipo barrera.
• Ultrasonidos
Una tecnología más avanzada que la anterior para detectar movimiento es la
basada en la emisión de ondas de ultrasonidos fuera del rango de audición humana. En
este caso, la diferencia entre la frecuencia de la onda emitida y recibida es
interpretada como la existencia de personas. Estos sensores, de tipo activo, son
capaces de “ver” a través de esquinas y objetos, por lo que son aconsejables para la
detección de movimientos pequeños y suelen cubrir superficies mayores. Este tipo de
sensor está indicado para las oficinas, las salas de reuniones, así como pasillos largos y
vestíbulos. Su principal desventaja es que no sólo responden al movimiento humano,
sino que también el movimiento de puertas, ventanas, cortinas, o incluso papeles
saliendo de una impresora podrían activar el detector.

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Una variedad menos avanzada de los detectores de ultrasonidos son los
denominados “pasivos” o “microfónicos”, que se basan simplemente en la detección
de presencia por medio de “escuchar” el sonido emitido en un amplio rango de
frecuencias. A pesar de que es posible configurar para que “aprendan” a distinguir
sobre algunos ruidos de fondo continuos como el aire acondicionado o motores, los
modelos pasivos provocan un mayor porcentaje de falsos encendidos respecto a los
modelos activos. Utilizan una frecuencia de alrededor de 30 kHz. El transmisor rebota
las ondas de las paredes, muebles, ventanas y techo y cuando la habitación se
estabiliza, se arma la alarma.
Fuera del rango ultrasónico se puede nombrar los sensores acústicos, que
también corresponden a esta misma familia.
Los sensores acústicos pueden detectar la energía producida por cualquier tipo
de sonido, incluidos los vidrios rotos. En el caso de los vidrios rotos producidos por las
ventanas violadas, se emite una alarma sonora.
Las ondas sonoras se manifiestan por las variaciones de presión y velocidad
que ellas generan. En la mayoría de los casos el campo acústico en un punto es el
resultado de la superposición de ondas sonoras que han experimentado reflexiones
múltiples. Los micrófonos son los sensores que facilitan la conversión de una señal
acústica en eléctrica. Se pueden aplicar diversos principios a su realización siendo la
más común la combinación de fenómenos mecánico-acústicos y su conversión
electromecánica.
Encontramos los siguientes tipos de sensores acústicos:
Figura 42. Cápsulas de micrófonos
Tipos de Micrófonos:
 Capacitivos
El micrófono de condensador está formado por una placa delgada o membrana
llamada diafragma, tal que es susceptible de moverse por acción de las variaciones de
presión sonora, y por otra placa posterior fija y paralela al diafragma de la figura 36.
Los movimientos de éste, respecto de la placa posterior, determinan variaciones de la
capacidad eléctrica del condensador así formado. La polarización del condensador se
realiza a un nivel fijo de corriente continua y a través de un circuito con alta constante
de tiempo (si se compara con las variaciones de presión). Las variaciones de presión
provocan variaciones de la capacidad eléctrica que se traducen en variaciones de
tensión. Este tipo de micrófono se caracteriza por el bajo nivel de ruido y respuesta en
frecuencias uniforme así como de tener una adecuada sensibilidad acústica, lo que
hacen de él un sensor muy apropiado para la medida acústica, sus principales
inconvenientes son la susceptibilidad para la humedad y la pequeña capacidad de
salida.

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Figura 43. Esquema de un micrófono de diafragma.
 Piezoeléctricos
Este tipo de micrófono utiliza la fuerza producida por la presión del aire para
deformar un material piezoeléctrico que a su vez genera carga eléctrica. Los materiales
utilizados pueden ser tanto cristales naturales (cuarzo, turmalina, etc), como los
creados añadiendo impurezas a una estructura cristalina natural (titanatos de Bario y
titanozirconatos de Plomo). En la figura 37 se representa el esquema constructivo de
un micrófono de este tipo. El diafragma se utiliza como colector de fuerza para
aplicarla sobre el cristal, el esfuerzo que se le aplica es de flexión, esto obliga a
disponer el cristal simplemente apoyado o en voladizo. Este micrófono es muy robusto
mecánicamente aun cuando tiene una sensibilidad acústica más baja, otro
inconveniente lo supone su alta sensibilidad a las vibraciones.
Figura 44. Esquema de un micrófono piezoeléctrico.
 Electrodinámicos
Se denominan también de bobina móvil. Este sensor utiliza la velocidad
comunicada al diafragma por la presión sonora para inducir una fuerza electromotriz
en la bobina móvil que se halla en el interior de un campo magnético. Su constitución
es pues muy semejante a la de un altavoz electrodinámico, la baja impedancia permite
su colocación con cables largos a gran distancia de punto de análisis y su ruido interno
es muy bajo, por contra la respuesta en frecuencia no es muy buena y es sensible a
campos magnéticos externos y vibraciones, en la figura 38 aparece representado un
esquema constructivo de este micrófono.

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Figura 45. Micrófono electrodinámico
Sensores de vibración:
Un sensor de vibración es un dispositivo que convierte movimiento vibratorio a
una señal ya sea óptica, mecánica o más comúnmente eléctrica que es proporcional a
algún parámetro del movimiento, como aceleración.
Clasificación de los sensores de vibración:
1. Sensores de referencia fija, una terminal del sensor se fija a un
puto fijo en el espacio y la otra terminal se fija (ópticamente,
mecánicamente o electrónicamente por ejemplo) al punto cuya
vibración será medida.
Figura 46. Medición de vibraciones con un sistema de referencia fija: (A).El desplazamiento de la parte vibrante se indica por
observación directa.(B) Los desplazamientos son registrados en un tambor rotatorio, describiéndose la forma de onda en
función del tiempo
2. Sensor de tipo Masa-Resorte(instrumento sísmico), la única
terminal es la base del sistema masa-resorte, esta base se fija en el
punto donde las vibraciones serán medidas. Las vibraciones en ese
punto es transmitida a la masa, produciéndose un movimiento que
se determina en relación a la base del sistema.
En estructuras integradas, encontramos estos tipos de sensores en versión
piezoeléctrica. La vibración genera inercia. Por razón de su inercia, una masa ejerce fuerzas de
presión al ritmo de las vibraciones incitantes sobre el elemento piezocerámico de forma
anular. Estas fuerzas provocan una transferencia de carga dentro del elemento de cerámica
generando una tensión eléctrica que es tomada por discos de contacto y procesada
subsiguientemente en la unidad de control. La sensibilidad corresponde a la tensión de salida
por unidad de aceleración [mV/g].
Figura 47. Estructura de un sensor piezo-eléctrico de vibración.
Proximidad

32. 32
 Final de carrera magnético
Figura 48. Reed switch expuesto al campo magnético de un imán.
Básicamente es una ampolleta de vidrio en donde puede existir un interruptor
de un punto o inversor. Ante la presencia de un campo magnético uno de los
contactos se acciona produciéndose el cierre del normal abierto (NA).
• Capacitivo
Los sensores capacitivos, aunque también detectan materiales conductores,
están especialmente indicados para la detección de materiales aislantes, tales como
papel, plástico, madera, etc.
Principio de funcionamiento: Consta de una sonda en la parte posterior de la
cara del sensor el cual es una placa condensadora. Al aplicar corriente al sensor,
genera un campo electroestático que reacciona a los cambios de la capacitancia
causados por la presencia de un objeto. Cuando el cuerpo está fuera del campo
electroestático, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el cuerpo se aproxima,
se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre éste y la sonda capacitiva. Cuando la
capacitancia alcanza un límite especificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el
circuito de encendido y apagado.
Figura 49. Concepto sobre el funcionamiento de un sensor capacitivo.

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Ventajas Desventajas
• Detectan objetos metálicos, así
como líquidos y sólidos.
• Pueden ver a través de ciertos
materiales.
• Son de estado sólido y tienen una
larga vida útil.
• Disponen de muchas
configuraciones de montaje.
• Distancia de detección corta (1
pulgada o menos) que varía en
función del material detectado.
• Son muy sensibles a factores
ambientales: la humedad en
climas costeros o lluviosos puede
afectar el resultado de la
detección.
• No son selectivos con respecto al
objeto detectado: es esencial
controlar qué es lo que se
aproxima al sensor.
Tabla 3. Ventajas y desventajas de un sensor capacitivo.
• Inductivo
Los sensores de proximidad inductivos son detectores de posición electrónicos,
que dan una señal de salida sin contacto mecánico directo, estos sensores detectan
todo tipo de objetos metálicos.
Principio de funcionamiento: consiste en una bobina cuya frecuencia de
oscilación cambia al ser aproximado un objeto metálico a su superficie axial. Esta
frecuencia es empleada en un circuito electrónico para conectar y desconectar un
tiristor y con ello, lo que esté conectados al mismo, de forma digital (ON-OFF) o,
analógicamente. Si el objeto metálico se aparta de la bobina, la oscilación vuelve a
empezar y el mecanismo recupera su estado original.
En las aplicaciones podemos considerar para los lugares en donde hay aceites,
polvo y vibraciones.
Ventajas Desventajas
 No entran en contacto con el
objeto a detectar.
 No se desgastan.
 Tienen un tiempo de detección
muy reducido.
 Tiempo de vida largo e
independientemente del número
de detecciones.
 Son insensibles al polvo y a la
humedad.
 Incluyen indicadores LED de
estado y tienen una estructura
modular.
 Detectan presencias de objetos
metálicos.
 Pueden verse afectados por
campos electromagnéticos
intensos.
 El margen de operación es más
corto en comparación con otros
sensores.
Tabla 4. Ventajas y desventajas de un sensor inductivo.
Acidez
 Tipo ISFET
Este tipo de sensor es un transductor potenciométrico basado en un tipo de
dispositivo ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor), que utiliza como principio de medida, la
modulación del canal del transistor mediante la diferencia de tensión que se establece entre la
solución electrolítica y la puerta del dispositivo. La tensión de salida del transistor es función

34. 34
del pH de la disolución. Este tipo de dispositivo se obtiene mediante una tecnología NMOS de
cinco niveles. La puerta metálica del transistor se sustituye por una capa de nitruro de silicio,
sensible a la variación de pH de la solución.
Figura 50. Comparación del tamaño del sensor de acidez con una moneda
Figura 51. Estructura de un sensor de acidez.
Tipos de conexionados para sensores electrónicos
En sensores más integrados, los conexionados pueden estar relacionados por transferencias
seriadas, cambio los sensores industriales se pueden conectar con una estructura similar a la
de un transistor bipolar. Encontramos las siguientes formas o topologías:
• NPN
• PNP
Según el tipo de transistor que encontremos en la etapa de salida del sensor, nos obligará
a conectar la carga de distinta manera. Esto influye en la forma de diseño de nuestra
automatización.
En la figura 52 observamos los dos tipos de transistores y los signos de polaridad que debe
tener cada uno de ellos en el colector y el emisor.
Figura 52. Características entre NPN y PNP.

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Figura 53. Circuitos descriptivos y la relación con la carga.
Como se observa en la figura 53, utilizando un sensor tipo NPN o PNP, la función del
transistor es la de habilitar el paso de la corriente, es decir que cierra el circuito cuando se lo
polariza. Desde la automatización, vemos al sensor como una caja cerrada, es decir que no nos
interesa cómo es la polaridad o tipo de corriente que excite al transistor. De esto último, solo
sabemos que conduce cuando la variable externa (luz, calor, etc.) produce el estado de
activación del propio transistor.
En el caso del sensor cuya topología en la salida es NPN, cuando el transistor se
encuentre al corte (no conduce) la salida se encuentra en estado alto ( +VDC). Cuando el
transistor entra en saturación (conduce), la tensión en la salida cae al nivel del 0Volt. Por eso el
nombre de “sinking” que recibe este tipo de sensor.
El sensor del tipo PNP tiene una estructura diferente. La salida se mantiene en el 0Volt
cuando el transistor está en el corte y al saturar el nivel de tensión sube hasta el valor de la
fuente de alimentación. La designación de “sourcing” es conveniente un sensor del tipo PNP.
Figura 54. Ejemplo de conexión con un sensor del tipo PNP.
Interruptores del tipo Final de Carrera
El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como interruptor de límite ( en
inglés: limit switch), son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del
recorrido de un elemento móvil.
También, para ampliar un poco mejor este concepto, los finales de carrera son un tipo de
sensor que detecta la presencia y ausencia. Específicamente, finales de carrera mecánicos son

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interruptores que se activan mecánicamente, es decir que tienen algún tipo de brazo,
palanca, pomo, de émbolo, etc, que es físicamente o mecánicamente activado por la toma de
contacto con otro objeto. Como el objeto hace contacto con la actuador del interruptor, con
el tiempo se mueve el actuador a su "Límite", donde los contactos cambian de estado. Otras
variedades de sensores / interruptores, tenemos los sensores de proximidad, luz entre otras
más.
En su forma más simple, un final de carrera es un "interruptor" que puede ser montado en
ubicaciones remotas de manera que se acciona por un objeto que no sea un operador
humano. Algunas de las funciones básicas de finales de carrera son:
• Detección de presencia / ausencia.
• Contar.
• La detección de la amplitud de movimientos.
• La detección de posicionamiento y de fin de carrera de un cuerpo.
• Romper un circuito vivo cuando las condiciones son inseguras.
• La detección de la velocidad.
• ... y cientos de otras aplicaciones.
Los finales de carrera son productos de solución de problemas. Normalmente hay una
respuesta correcta en cuanto a que el interruptor se puede utilizar en una determinada
situación. Por lo general, la elección del producto se deja al usuario determinar cómo se lo
puede utilizar mejor, es decir el mejor rinde del dispositivo o aparato que se está diseñando.
Finales de carrera mecánicos se pueden encontrar en cualquier aplicación industrial o
comercial, donde es necesaria la detección o bien la seguridad. Hay, sin embargo, un par de
desventajas en el uso finales de carrera. Algunas de las fortalezas y debilidades del producto
se enumeran en la siguiente tabla (TABLA 5).
ventajas desventajas
 No es un problema en el cambio de
altas corrientes (hasta 10A).
 El contacto debe hacerse físico con
el objeto.
 Alta precisión, exactitud, y
repetibilidad.
 Componente mecánico lleva a cabo
la detección
 Solución Económica.
 Dependiendo del modelo, puede
soportar más de un entorno.
 Debe hacerse físico el contacto con
el objeto que se desea detectar.
 El componente mecánico puede
tener inconvenientes en la detección.
Tabla 5. Ventajas y desventajas de los fines de carrera.
Los finales de carrera son dispositivos más comunes de lo que uno piensa. Por ejemplo
 Lo que mantiene el horno de microondas se inicie cuando la puerta se encuentre
cerrada.
 El encendido de la luz de la heladera cuando la puerta se abre.
 El impedimento que la lavadora no funcione cuando una carga esté desequilibrada.
Generalmente estos dispositivos están compuestos por dos partes: un cuerpo donde
se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento.

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Figura 55. Partes de un límite
El actuador, que toca al objeto está montado en un soporte que se denomina cabeza.
Algunos tipos de fines de carrera:
1. Vástagode rodillo.
Figura 56. Vástago-tallo- de Rodillo
2. Rodillo y palanca sencilla.
Figura 57. Rodillo y palanca sencilla.

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3. Vástago
Figura 58. Fin de carrera solamente con vástago (tipo espárrago)
4. Muelle
Figura 59. Fin de carrera tipo muelle.
5. Rodillo abatible
Figura 60. Fin de carrera del tipo rodillo abatible.
Simbologías
Figura 61 . Simbologías de fin de carrera.
Fin de carrera NA
Fin de carrera NC
Fin de carrera conmutado