Interfaces unidad 1.pptx

Unidad 1. Sensores
1.1. Sensores Ópticos
1.1.1. Tipos de Sensores
1.1.2. Funcionamiento y Características
1.1.4. Comunicación
1.2. Aproximaciones
1.2.1. Tipos de Aproximación

Unidad 2. Actuadores
2.1. Actuadores Electrónicos
2.2. Actuadores Mecánicos

Unidad 3. Programación de
Periféricos Estandarizados
3.1. Puerto Serial
3.2. Puerto Paralelo
3.3. Puerto USB

Unidad 4. Tecnologías Inalámbricas
4.1. Radiofrecuencia
4.2. Infrarrojo
4.3. Bluetooth

Unidad 5. Interfaces
5.1. Conceptos Básicos
5.2. Clasificación
5.3. Programación de Interfaces
5.4. Manejo de Audio y Video
5.4. Aplicación y Evaluación

CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Modalidad de
evaluación
Porcentaje de
evaluación
Exámenes parciales 30
Examen final (proyecto) 20
Realización de practica 30
Asistencia 5
Tareas 15
TOTAL 100

Evaluación diagnostica
1. ¿Qué microcontroladores conoces y utilizas?
2. Que lenguaje(s) de programación utilizas para tus microcontroladores
3. Haz realizado alguna interfaz
4. Que lenguaje(s) de programación utilizas para realizar interfaces gráficas
5. Que medio empleas para conectar tu interfaz con el sistema/proceso (USB, Serial, Wifi)
6. Que es un sensor
7. Cuales sensores conoces o has utilizado
8. Que es un actuador
9. Cuales actuadores conoces o has utilizado

Unidad 1. Sensores
Unidad 1. Sensores
Un sistema de ingeniería moderno está compuesto
por un sensor, una unidad procesadora y un
sistema de actuación.
De este modo, los sensores son dispositivos que
permiten cuantificar una variable física, mientras que
los actuadores, a partir de la variable física medida
por el sensor, tienen la tarea de realizar una acción,
como consecuencia de haber procesado la magnitud
que tendrá dicha variable.

Principio de transducción
Para su funcionamiento, los sensores y los actuadores se basan en
el llamado principio de transducción. Un transductor se define
como aquel dispositivo que es capaz de convertir una
variable física en otra que tiene un dominio diferente.
Unidad 1. Sensores

Los transductores son importantes para que los medidores
puedan detectar magnitudes físicas. Estas magnitudes,
como temperatura, presión, humedad del aire, presión
sonora, caudal, o luz, se convierten en una señal normalizada
(p.e. 4 ... 20 mA, 0 … 5 V).
Unidad 1. Sensores

Los transductores se dividen en dos grandes ramas:
transductores de entrada y transductores de salida. Cuando el
transductor se usa como parte de un sistema de censado, se dice
que el transductor es de entrada. Por tanto, un transductor de
entrada es aquel que se usa para medir una variable física cuya
salida es utilizada por un sistema de procesamiento de la
información.
Unidad 1. Sensores

Por otro lado, cuando el transductor es parte de un sistema de
actuación se dice que este es un transductor de salida. Así, un
transductor de salida es aquel dispositivo que convierte la señal
del sistema de procesamiento de la información en una acción
tangible en el entorno; por ejemplo, el movimiento de un motor, la
activación de una válvula, etcétera.
Unidad 1. Sensores

Sistema simple de entrada/salida con transductores de sonido
Unidad 1. Sensores

Un transductor se vale de algún principio físico de transformación de energía, al que se
denomina principio de transducción
Unidad 1. Sensores
TAREA: Investigar
los principios de
transducción

La principal diferencia entre un transductor y un sensor radica en que:
El sensor no solo cambia el dominio de la variable física medida, sino que además
la salida del sensor será un dato útil para un sistema de medición.
El sensor solo puede ser un dispositivo de entrada, ya siempre será un
intermediario entre la variable física y el sistema de medida
De este modo, un sensor se define como un dispositivo de entrada que
provee una salida manipulable de la variable física medida. Los sensores
pueden clasificarse de muchas formas distintas, pero las más comunes son por el
tipo de variable a medir o por el principio de transducción utilizado.
Unidad 1. Sensores

Clasificación de los sensores por el
principio de transducción
Este tipo de clasificación suele ser
poco práctica, ya que no ofrece una
idea clara acerca de qué tipo de
variable física puede medir.
Unidad 1. Sensores

Clasificación de los sensores por el tipo
de variable medida
Unidad 1. Sensores

Características estáticas y dinámicas
sensores
Sensitividad
La sensitividad de un sensor se define como la
entrada mínima que requiere este para provocar
una salida detectable. La representación gráfica de
cómo cambia la salida del sensor con respecto a la
entrada se conoce como curva de salida, donde la
pendiente de la recta tangente a esta curva
constituye la sensitividad del sensor.
Unidad 1. Sensores
Sensor RTD (detector de temperatura
resistiva) y ofrecen sensibilidad de 8 Ω/ °C

sensores
Rango
El rango de un sensor se define como el intervalo
presente entre el valor mínimo y el valor máximo
de la variable física que puede medir el sensor.
Unidad 1. Sensores
Sensor RTD (detector de temperatura
resistiva) rango de medición de -20 °C hasta
130 °C

sensores
Precisión
La precisión de un sensor se refiere al grado de
repetitividad de una medida. Por ejemplo, si se mide
la misma variable física con el mismo valor, el sensor
siempre deberá entregar exactamente la misma salida
cada vez.
Exactitud
Grado de concordancia entre el valor exacto de la
entrada y el valor medido. Se expresa en %.
Unidad 1. Sensores

sensores
Linealidad estática
La linealidad estática de un sensor depende de modo
principal de factores ambientales, por lo que se define
como la desviación que presenta el sensor entre la
curva proporcionada por el fabricante en
condiciones controladas y la curva de salida
actual. En general, la no-linealidad estática se expresa en
porcentaje, el cual refleja qué tanto se aleja el sensor de la
curva ideal y el valor máximo a escala completa.
Unidad 1. Sensores

sensores
Offset
El offset en un sensor se define como un corrimiento en
el eje y de la curva de salida, el cual se caracteriza por
ser siempre igual en ciertas condiciones de operación. Por
ejemplo, considérese un sensor cualquiera cuya salida está
dada en mV/x; esto significa que deberá hacerse un
cambio de y mV por cada cambio x en la entrada. Debido a
que la mayoría de los sensores tienen una alta dependencia
a la temperatura, si el sensor es medido en condiciones
ideales, este siempre tendrá una salida; por tanto, si la
temperatura sube o baja, la curva de salida siempre tendrá
un corrimiento en el eje y.
Unidad 1. Sensores

sensores
Resolución
La resolución de un sensor es el mínimo incremento
de la entrada que ofrece un cambio medible en la
salida. Se suele expresar como un valor en tanto por
ciento sobre el fondo de escala.
Unidad 1. Sensores

sensores
Tiempo de respuesta
El tiempo de respuesta se define como el
periodo que transcurre desde que la variable
censada presenta un cambio de estado y el
sensor lo registra. El tiempo de respuesta
depende del tipo de magnitud que se esté
midiendo y del sensor utilizado.
Unidad 1. Sensores

sensores
Histéresis
Es la diferencia en la medida dependiendo del
sentido en el que se ha alcanzado. Un mismo
valor de la magnitud de entrada puede
provocar salidas diferentes dependiendo del
sentido en el que se haya modificado la
entrada (creciente o decreciente) hasta
alcanzar dicho valor.
Unidad 1. Sensores

Un sensor óptico es un dispositivo que
convierte los rayos de luz en señales
electrónicas.
Los sensores ópticos basan su funcionamiento
en la emisión de un haz de luz que es
interrumpido o reflejado por el objeto a
detectar.
Para que podamos darnos una idea de lo que
nos referimos, debemos decir que un buen
ejemplo de sensor óptico es el de los mouse de
computadora, los cuales mueven el cursor
según el movimiento que le indicamos realizar.
Unidad 1. Sensores

Los sensores ópticos están conformados por las siguientes partes:
Fuente:
Origina un haz luminoso(visible e infrarroja), usualmente con un LED, que puede tener un amplio
rango en el espectro.
Receptor:
Recibe el haz luminoso de la fuente, usualmente es un fotodiodo o un fototransistor.
Lentes:
Tiene la función de dirigir el haz de luz tanto en el emisor como en el receptor para restringir el campo
de visión, esto trae como consecuencia aumentar la distancia de detección.
Circuito de Salida:
Salidas discretas o digitales.
Unidad 1. Sensores

Unidad 1. Sensores
Sensores de luz
Fotorresistencias
Fototransistores
Fotodiodos
Sensores de color
Basados en filtros
Basados en fuentes fijas
de luz
Sensores de visión
CCD ->Dispositivo de Carga
Acoplada
CMOS ->Semiconductor
Complementario de Óxido
Metálico

Sensores infrarrojos, el fotodiodo y el fototransistor
Este sistema de medición es muy utilizado con los
llamados encoders, en los que el emisor de luz infrarroja y el
elemento fotosensible (ya sea fotodiodo o fototransistor) se
encargan de detectar el cambio de posición de un disco
ranurado en secciones opacas y transparentes; asimismo,
también son muy utilizados en sensores de presencia, como
auxiliares de contadores en líneas de producción, cronómetros,
etcétera.
Unidad 1. Sensores

Sensores infrarrojos, el fotodiodo y el fototransistor
El diodo IRLED (del Inglés Infrared Light Emitting diode), es
un emisor de rayos infrarrojos mediante radiación
electromagnética. Se debe utilizar un elemento fotosensible,
fotodiodos o fototransistores, para detectar la presencia o
ausencia del haz de luz que emite el IRLED.
El fototransistor es un dispositivo semiconductor capaz
de detectar los niveles de luz y alterar la corriente que fluye
entre el emisor y el colector según el nivel de luz que recibe.
El fotodiodo es un dispositivo sensible a la luz visible e
infrarroja. En pocas palabras resulta ser un diodo con
sensibilidad a la luz.
Unidad 1. Sensores
Arquitectura del esquema básico
para sensores de presencia o
distancia.

Fotodiodo
Diodo
El diodo es un dispositivo semiconductor que permite
pasar la corriente eléctrica en un sentido y la bloquean
en el sentido contrario.
Unidad 1. Sensores

Fotodiodo
Es un semiconductor de unión P-N, presenta
sensibilidad a la presencia de luz visible e
infrarroja. Se podría considerar que un
fotodiodo es la combinación de un diodo común
y una fotorresistencia y de igual manera que el
diodo común éste tiene su polarización.
Unidad 1. Sensores

Fotodiodo
El fotodiodo es polarizado inversamente permitiendo de esta
manera el flujo de electrones o el flujo de la corriente en sentido
inverso. Estos componentes tienen un lente que permite
concentrar la luz que incide en ellos, por ello, cuando la luz que
incide puede excitar un electrón generando movimiento y
permitiendo la creación de huecos con carga positiva. Por lo tanto,
entre mayor sea la intensidad de luz que incida en el fotodiodo
mayor será la corriente que fluye
Unidad 1. Sensores

Fotodiodo. Modos de operación
Modo fotovoltaico
Trabaja como una célula fotovoltaica. En este modo se utiliza una
carga resistiva para determinar el voltaje presente. En general, este
arreglo se utiliza en conjunto con un amplificador operacional en
modo no inversor.
El fotodiodo iluminado genera un voltaje que se puede medir. Sin
embargo, este voltaje no es proporcional a potencia de luz recibida,
y el rango de trabajo es bastante pequeño.
Unidad 1. Sensores

Fotodiodo. Modos de operación
Modo fotoconductivo
Se requiere aplicar un voltaje en inversa en el fotodiodo, esta
configuración se acompaña de un circuito de acondicionamiento de señal,
la unión de estos elementos es llamado convertidor luz-voltaje.
La señal medida es la fotocorriente instantánea del voltaje a través del
fotodiodo. Por consiguiente, la señal de salida será una función lineal de la
potencia óptica si la fotocorriente es mucho más grande que la corriente
oscura
Unidad 1. Sensores

Fototransistor
Se llama transistor (del inglés: transfer resistor, “resistor de
transferencia”) a un tipo de dispositivo electrónico semiconductor, capaz
de modificar una señal eléctrica de salida como respuesta a una de
entrada.
Los transistores operan sobre un flujo de corriente, como amplificadores
(recibiendo una señal débil y generando una fuerte) o como
interruptores (recibiendo una señal y cortándole el paso) de la misma.
En activa. Se permite el paso de un nivel de corriente variable (más o
menos corriente).
En corte. No deja pasar la corriente eléctrica.
En saturación. Deja pasar todo el caudal de la corriente eléctrica
(corriente máxima).
Unidad 1. Sensores

Fototransistor
Un fototransistor tiene la capacidad de convertir los fotones que recibe
en una tensión eléctrica de baja potencia, permite la conducción de
corriente entre sus terminales de Colector y Emisor proporcionando la
ganancia de corriente típica de cualquier transistor.
Los fototransistores permiten controlar el paso de corriente entre sus
terminales de Colector y Emisor, pero se diferencian en su estructura
interna, principalmente por el tamaño de la unión Base-Colector la cual
es mayor, ya que esta región sensible a la luz debe tener una superficie
de exposición suficientemente grande como para que la energía de la luz
incidente de lugar al efecto de conducción deseado.
Unidad 1. Sensores

Fototransistor
La irradiación que percibe el elemento fotosensible
determinará la intensidad de corriente entre el colector y
el emisor del fototransistor; en un transistor común esto
equivale a cambiar el punto de operación del
transistor, ya que se estará cambiando de una curva
de salida a otra (se llama curva de salida a la gráfica
que relaciona el voltaje colector-emisor y la corriente del
colector), dependiendo de la intensidad de la luz que
perciba el sistema
Unidad 1. Sensores

Fototransistor
Configuración de emisor común
Se conecta el colector a la fuente de voltaje, a través de una resistencia de carga, y el
emisor se conecta a tierra. El voltaje de salida se mide en el colector. Este circuito
tiene la función de actuar como un amplificador, ya que amplifica la corriente
generada en la base debido a la presencia de luz.
Configuración de colector común
Funciona de forma opuesta a la configuración de emisor común. Se conecta el emisor
con referencia a tierra por medio de una resistencia de carga, mientras que el
colector está conectado a una fuente de voltaje positiva; el voltaje de salida se mide
en el emisor.
Unidad 1. Sensores

Fototransistor
Configuración de emisor común
Unidad 1. Sensores

Fototransistor. Operación del circuito: modo switch y modo activo
La configuración en modo de switch es utilizada para detectar la presencia de un objeto o en
encoders. Consiste en llevar a corte o a saturación el transistor, con lo que se genera una señal
digital que determina la presencia o ausencia del objeto
La configuración en modo activo consiste en medir el cambio de voltaje correspondiente a la
intensidad de luz percibida por el elemento fotosensible.
Para determinar en qué modo se desea utilizar al transistor, se debe elegir una entre las dos
condiciones siguientes:
Unidad 1. Sensores

La ventaja de los fotodiodos frente a los fototransistores es su linealidad
(proporcionalidad entre corriente y potencia de luz incidente) y su excelente
respuesta en frecuencia (conmutaciones mucho más rápidas.
Las cabezas lectoras de los reproductores de CDs o DVDs también cuentan con
fotodiodos para transformar la luz reflejada en los surcos perforados en el CD o DVD
en impulsos eléctricos que son procesados por el sistema para reproducir el
contenido grabado.
Unidad 1. Sensores

LDR o fotorresistencias
Un sensor LDR (por sus siglas en inglés Light Dependent
Resistor), o fotoresistor es una resistencia eléctrica la cual
varía su valor en función de la cantidad de luz que incide
sobre su superficie. Cuanto mayor sea la intensidad de luz
que incide en la superficie del LDR o fotoresistor menor
será su resistencia y en cuanto menor sea la luz que incida
sobre éste mayor será su resistencia.
Unidad 1. Sensores

Tipos de fotorresistencias
Sulfuro de cadmio: son extremadamente
sensibles a todo tipo de radiaciones
luminosas que son visibles en el espectro del
ser humano.
Sulfuro de plomo: son especialmente
sensibles a las radiaciones infrarrojas.
Unidad 1. Sensores

Fotorresistencias. Conexión
1. Mayor luz, mayor voltaje: Se conecta la
fotorresistencia al nodo positivo de la fuente de voltaje. Al
incidir una mayor cantidad de luz provocará una menor
caída de voltaje o diferencial de potencial entre la fuente y
el pin de referencia (Vout), por lo tanto se tendrá una
lectura mayor.
2. Mayor luz, menor voltaje: La fotorresistencia se
conecta al nodo de GND y provocará un comportamiento
opuesto al punto 1.
Unidad 1. Sensores

TAREA. Sensores de color y visión (entrega 7 septiembre)
Investigar acerca de los sensores de color: que son, como funcionan, ejemplo de un
sensor de color, conexión típica, principales usos
Investigar acerca de los sensores de visión: que son, como funcionan, conexión típica,
principales usos
Sensores CCD
Sensores CMOS
Unidad 1. Sensores

(7 septiembre)
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Este tipo de sensores se limita a medir la
proximidad de un objeto con respecto al
sensor, sin importar su orientación o
determinar si el objeto está cerca del sensor
para ser detectado. Pueden clasificarse de
acuerdo con el principio de operación que
utilizan.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Ultrasónicos
Los sensores ultrasónicos son muy utilizados en sistemas de medición no invasivos para
determinar la distancia del emisor a un objeto dado.
Debido a la naturaleza de la señal ultrasónica, es posible realizar mediciones en superficies
variadas, líquidos y en ambientes hostiles.
Se dice que una onda sonora es ultrasónica cuando está por encima de la frecuencia audible para
el oído humano; esto es, por encima de los 20 KHz aproximadamente.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
El efecto Doppler consiste en un cambio aparente de
frecuencia de la onda sonora respecto al emisor cuando esta
es reflejada en un objeto. Este cambio de frecuencia resulta
proporcional a la velocidad relativa del emisor reflector. El
cambio de frecuencia se puede calcular mediante de la
ecuación:
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Si lo que se desea es conocer el tiempo que tarda la onda
desde que sale del emisor hasta que llega al receptor, se
debe usar la siguiente ecuación:
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Ultrasónicos
El funcionamiento de los ultrasónicos se basa en mandar una
señal de sonido hacia algún lugar en concreto y esperar a que
esta señal rebote en algún objeto y regrese al mismo sensor, es
decir que estos dispositivos tienen un emisor y un receptor
que trabajan en conjunto. Para saber a que distancia se
encuentra un objeto el sensor cuenta el tiempo desde que se
mando la señal hasta lo que tarda en regresar.
Un sensor ultrasónico se auxilia del efecto Doppler.

1.2. Aproximaciones
A través de la siguiente ecuación es posible calcular el
tiempo que tarda el receptor en percibir la señal reflejada
en el objeto a medir:
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Debido a la velocidad de propagación de la onda ultrasónica, esta depende de la temperatura del
ambiente; ante esto, entonces se debe realizar una compensación mediante la siguiente ecuación:
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Partes del sensor ultrasónico
Emisor: Dentro del emisor encontramos un cristal
piezoeléctrico que cuando se le introduce una señal
eléctrica este empieza a vibrar y por consecuencia de la
vibración se crea una onda de sonido que viaja hacia la
dirección en que este colocado el sensor.
Receptor: El receptor básicamente hace el proceso
inverso. Un cristal piezoeléctrico recibe el sonido que
reboto en algún o objeto o superficie y lo convierte en una
señal eléctrica.
Alimentación: Sirve para hacer funcionar el sensor.
Circuito eléctrico: Este circuito se encarga de procesar
la señal y traducir el tiempo a distancia.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Ultrasónicos
Cuando los sensores ultrasónicos se colocan, se debe
guardar una distancia mínima entre estos, dependiendo de
la zona de operación del sensor, con el fin de evitar
interferencias, lo cual depende de la zona de detección (es
posible detectar un objeto), la zona ciega (un objeto no
puede ser detectado), la zona de exploración
funcional (el sensor opera de manera típica) y la zona
de exploración límite (es posible detectar solo objetos
que presentan buenas propiedades acústicas).
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Modos de operación de un sensor ultrasónico Un sensor ultrasónico puede usarse en distintos
modos, de acuerdo con el tipo de medición que se desea obtener.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Modos de operación de un sensor ultrasónico
Configuración de reflexión. Se caracteriza por su similitud a un sensor de presencia convencional
(óptico, magnético, etcétera). Registra un cambio de estado cuando detecta un objeto dentro de un
umbral
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Configuración de ventana. Esta configuración se caracteriza por tener un cambio de estado cuando el
objeto se halla dentro de una ventana definida por dos límites
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Configuración de barrera ultrasónica bidireccional Es muy similar a la de ventana; la diferencia
radica en que se requiere de un objeto reflector, que debe estar dentro de la ventana. Al colocar el objeto a
detectar, este interrumpe la reflexión. Se usa para objetos de difícil detección, como materiales espumosos o
con superficies muy irregulares
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Configuración de supresión del primer plano. Se basa en la configuración de ventana; la diferencia
radica en que esta evita medir las esquinas indeseables de los recipientes. Por ejemplo, si se desea medir el
nivel de líquido dentro de una botella, la medición podría ser afectada por la detección de la boca de la botella
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Configuración de medidor de distancia. Se caracteriza por medir la distancia del emisor a un objeto, líquido, etc. Para
determinar las distancias se debe hacer una caracterización previa dentro de una ventana de trabajo, donde los límites de la
ventana deben corresponder a un nivel de voltaje o corriente medidos en el receptor.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Configuración de barrera para detección de defectos. Se caracteriza por la posición en la que se encuentran el
emisor y el receptor, ya que, estos se deben posicionar frente a frente. Solo sirve para detectar objetos delgados, como hojas,
láminas, permite detectar cuántas hojas han sido colocadas o identificar si alguna tiene algún defecto.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Ópticos
La configuración más utilizada para
medir proximidad con este tipo de sensores
se conoce como configuración de foco fijo,
donde la intensidad de la señal registrada
en el receptor depende de la proximidad del
objeto al emisor. Esta configuración se
utiliza para medidores de proximidad
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Ópticos
El receptor es un elemento fotosensible, ya sea un fotodiodo o un
fototransistor. Para este tipo de medidores lo más usual son los
fototransistores conectados en modo activo. Consiste en medir el cambio
de voltaje correspondiente a la intensidad de luz percibida por el elemento
fotosensible. El modo de operación del fototransistor se manipula
cambiando el valor de la resistencia de carga.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Fototransistor. Operación del circuito: modo switch y modo activo
La configuración en modo de switch es utilizada para detectar la presencia de un objeto o en
encoders. Consiste en llevar a corte o a saturación el transistor, con lo que se genera una señal
digital que determina la presencia o ausencia del objeto
La configuración en modo activo consiste en medir el cambio de voltaje correspondiente a la
intensidad de luz percibida por el elemento fotosensible.
Para determinar en qué modo se desea utilizar al transistor, se debe elegir una entre las dos
condiciones siguientes:
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Ópticos
En modo activo se debe cumplir con la siguiente
condición:
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Unidad 1. Sensores
Ventajas del óptico vs ultrasónico
Más rápidos: Su nivel de respuesta es mayor, debido a que la luz es más rápida que el sonido.
Ambiente: En cuanto a los sensores ultrasónicos la temperatura puede alterar su precisión, ya que entre
más caliente este el ambiente las ondas de sonido viajan más rápido y esto ocasiona que la medición
indique que los objetos están más cerca. También tienen una gran ventaja en ambientes con mucho ruido,
ya que este mismo puede alterar las mediciones de los ultrasónicos.
Viento: El viento también es perjudicial para los ultrasónicos, ya que pueden alterar la trayectoria de las
ondas.
Punto visible: En algunos casos estos sensores proyectan un punto en la superficie que refractan, lo que
es útil para ajustarlos correctamente.

1.2. Aproximaciones
Unidad 1. Sensores
Ventajas del ultrasónico vs óptico
Líquidos: Son capaces de medir el nivel de los líquidos que tienen los contenedores.
Objetos: Independientemente del color, transparencia, acabado y que tan brillantes sean este sensor es
capaz de medirlos.
Ambiente: Tiene más fiabilidad en ambientes húmedos, con niebla, con polvo y con muchas impurezas.
Mayor distancia: Estos sensores pueden detectar objetos grandes a una distancia de 15m.

1.2. Aproximaciones
Sensor capacitivo
El sensor capacitivo es un interruptor electrónico que
trabaja sin contacto. Estos sensores aprovechan el
efecto que tienen los materiales como el papel, vidrio,
plástico, aceite, agua, así como de los metales, de
aumentar la capacidad del sensor cuando se
encuentran dentro del campo eléctrico generado.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor capacitivo
Un sensor de proximidad capacitivo está formado por dos
electrodos en forma de discos concéntricos. Cuando un objeto se
aproxima al sensor e interactúa con el campo electrostático
formado entre estos, cambia la capacitancia equivalente del
circuito. Este cambio de capacitancia produce un cambio de
estado en el sensor, activando un circuito oscilador, el cual, a su
vez, dispara el circuito activador, lo que produce a la salida un
cambio de estado bajo a estado alto.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor capacitivo
El campo electrostático producido por los electrodos
es alterado de manera distinta si se aproxima un
conductor que si se aproxima un material
dieléctrico. En materiales dieléctricos, la detección
es mucho más efectiva entre más grande sea la
constante dieléctrica del material, ya que la
capacitancia es directamente proporcional a esta.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor capacitivo
Una de las grandes ventajas de estos sensores es que, debido a
que, los líquidos presentan constantes dieléctricas mucho más
altas que los sólidos, es posible hacer detección de líquidos
incluso atravesando las paredes del contenedor.
Por ejemplo, si se desea detectar agua dentro de un recipiente
plástico, el agua presenta una constante dieléctrica mucho más
alta que la del plástico, por lo que para el sensor capacitivo el
envase plástico sería “transparente”
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor inductivo
Un sensor inductivo tiene la capacidad de detectar objetos metálicos sin tener contacto físico, siempre y
cuando estén dentro del rango de censado. Al tener solo la capacidad de detectar objetos metálicos se puede
aprovechar para detectar metales a través de algún plástico.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor inductivo
¿Cómo funciona? Esta constituido por una bobina en la cual se induce un campo magnético cuando
es energizado. Al detectar un objeto metálico se genera un campo magnético diferente a la dirección del
campo inducido por la bobina, este fenómeno es mejor conocido como corrientes de Foucault.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor inductivo
El sensor inductivo genera un campo magnético en forma de onda senoidal con amplitud constante.
Cuando la bobina detecta un objeto metálico se genera una corriente de Foucault, dependiendo la
proximidad del objeto varia la amplitud de la onda senoidal, entre mas cerca, menor es su amplitud.
cuando la onda disminuye hasta cierto punto el sensor conmuta su estado lo que indica que detecto un
objeto metálico.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensor inductivo
En este tipo de sensores se pueden identificar cuatro partes básicas:
La bobina y el núcleo. Se encarga de generar un campo
magnético.
Circuito oscilador. Tiene la tarea de inducir el campo
electromagnético emitido por el sensor. Cuando el elemento metálico
se aproxima, una corriente de Foucault es inducida sobre el objeto
detectado, lo que provoca una reducción en la amplitud del campo
emitido.
Circuito detector se encarga de percibir el cambio en la amplitud
del campo emitido y envía una señal al circuito de
acondicionamiento para enviar la señal de salida del sensor como
un cambio de estado bajo a estado alto.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensores inductivos blindados y no-blindados
Estos sensores tienen bobinas enrolladas en un núcleo de
ferrita, Su capacidad de detección depende de, si son blindados
o no-blindados.
Sensor blindado
Están cubiertos por un anillo metálico que rodea el núcleo de
ferrita y la bobina, por consecuencia este tipo solo detecta la
parte frontal.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Sensores inductivos blindados y no-blindados
Sensor no-blindado
A comparación de los blindados estos no tienen ese anillo
metálico que rodea la bobina y el núcleo, por lo tanto son
capaces de detectar lateralmente.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Efecto Hall
¿Pero en qué consiste el efecto Hall?
Se trata de un fenómeno físico que sucede cuando en el interior de un
conductor a través del cual circula un campo magnético, se presenta un
campo eléctrico por separación de las cargas eléctricas, de esta manera,
es posible la detección de los campos magnéticos.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Efecto Hall
Requieren de un campo magnético (un imán permanente) y una
placa conductora. El principio básico de funcionamiento consiste en
convertir un campo magnético en un voltaje equivalente llamado
voltaje Hall.
El efecto Hall establece que si una corriente eléctrica fluye a través
de un conductor en presencia de un campo magnético, se ejercerá
una fuerza transversal que busca equilibrar el efecto de dicho campo,
produciendo un voltaje Hall, medible en los extremos del conductor.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Efecto Hall
Un ejemplo sencillo para explicar su funcionamiento: si se coloca el
sensor de efecto Hall en el marco de una puerta y un imán en la
puerta, puede detectar cuando es abierta o cerrada gracias a la
presencia del campo magnético. Los campos magnéticos presentan
dos características de suma importancia: la densidad de flujo, que
hace referencia a la cantidad de flujo que pasa por una zona
unitaria, y la doble polaridad de los imanes.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Efecto Hall
La salida de este tipo de sensores es, en
general, de colector abierto, por lo que se
requiere de una resistencia a la salida, ya sea
entre la alimentación y el nodo de salida o
entre la referencia a tierra y el nodo de salida.
Otra posible configuración es el uso de un
circuito de disparo como un transistor.
Unidad 1. Sensores

1.2. Aproximaciones
Efecto Hall
Este principio solo funciona para materiales ferromagnéticos, ya que con el uso de otro tipo de
material, este no tendría influencia sobre el campo del imán permanente y no sería posible determinar
si el objeto está próximo o no.
Todos los sensores de efecto Hall poseen en su interior una pieza delgada hecha de material
semiconductor, que pasa a través de sí una corriente eléctrica continua para producir un campo
magnético.
El voltaje Hall de salida es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético que pasa
por el material semiconductor.
Unidad 1. Sensores

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