Este documento describe los sensores, sus aplicaciones, características y clasificaciones. Explica que los sensores detectan magnitudes físicas y químicas y las convierten a señales eléctricas. Luego clasifica los sensores en internos y externos, y según la magnitud física detectada como posición, velocidad, fuerza, etc. Finalmente detalla los principios de operación y usos de sensores como inductivos, capacitivos y ultrasónicos.

1. LOS SENSORES
usuario
Con el avance de la tecnología , hoy en dia los
sensores son muy utilizados para ello , es
necesario actualizarnos con los avances. En
consecuencia en este documento aprenderemos la
aplicaciones, utilización, y las características de
los sensores. Con la cual podremos afianzar
nuestros conocimientos.
UCH
Ingeniería Electrónica
Jhonatan David MP
LIMA-PERU
01/01/2012

2. UCH Jhonatan David
LOS SENSORES
U n sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia,
aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una
magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad
eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una
corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Un sensor diferencia de un transductor en que el sensor está 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. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial,
Medicina, Industria de manufactura, Robótica , etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el
acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc
Clasificación de los sensores
Internos: información sobre el propio robot
- Posición (potenciómetros, inductosyn, ópticos...)
- Velocidad (eléctricos, ópticos...)
- Aceleración
Externos: información sobre lo que rodea al robot
- Proximidad (reflexión lumínica, láser, ultrasonido...)
- Tacto (varillas, presión, polímeros...)
- Fuerza (corriente en motores, deflexión...)
- Visión (cámaras de tubo)
Otras clasificaciones: sencillos / complejos, activos / pasivos
Según el tipo de magnitud física a detectar podemos establecer la siguiente clasificación:
Posición lineal o angular.
Desplazamiento o deformación.
Velocidad lineal o angular.
Aceleración.
Fuerza y par.
Presión.
Caudal.
Temperatura.
Presencia o proximidad.
Táctiles.
Intensidad lumínica.
Sistemas de visión artificial.

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Características 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 apreciarse 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.
Repetibilidad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
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 (e.g. un
termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de
un convertidor analógicoadigital, 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.

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Tipos de sensores
En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.
Magnitud Transductor Característica
Posición lineal o angular Potenciómetro Analógica
Encoder Digital
Sensor Hall Digital
Desplazamiento y Transformador diferencial de Analógica
deformación variación lineal
Galga extensiométrica Analógica
Magnetoestrictivos A/D
Magnetorresistivos Analógica
LVDT Analógica
Velocidad lineal y angular Dinamo tacométrica Analógica
Encoder Digital
Detector inductivo Digital
Servo-inclinómetros A/D
RVDT Analógica
Giróscopo
Aceleración Acelerómetro Analógico
Servo-accelerómetros
Fuerza y par Galga extensiométrica Analógico
(deformación) Triaxiales A/D
Presión Membranas Analógica
Piezoeléctricos Analógica
Manómetros Digitales Digital
Caudal Turbina Analógica
Magnético Analógica
Temperatura Termopar Analógica
RTD Analógica
TermistorNTC Analógica
TermistorPTC Analógica
[Bimetal - Termostato ]] I/0
Sensores de presencia Inductivos I/0
Capacitivos I/0
Ópticos I/0 y Analógica
Sensores táctiles Matriz de contactos I/0
Piel artificial Analógica
Visión artificial Cámaras de video Procesamiento
digital
Cámaras CCD o CMOS Procesamiento
digital
Sensor de proximidad Sensor final de carrera
Sensor capacitivo Analógica
Sensor inductivo Analógica
Sensor fotoeléctrico Analógica
Sensor acústico (presión micrófono Analógica

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sonora)
Sensores de acidez IsFET
Sensor de luz fotodiodo Analógica
Fotorresistencia Analógica
Fototransistor Analógica
Célula fotoeléctrica Analógica
Sensores captura de Sensores inerciales
movimiento
Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de otras, por
ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de la integración numérica
de su aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza
gravitatoria que se ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida
sobre un objeto de masa conocida (patrón).
Sensores de proximidad
Son dispositivos que detectan señales para actuar en un determinado proceso u operación,
teniendo las siguientes características:
v Son dispositivos que actúan por inducción al acercarles un objeto.
v No requieren contacto directo con el material a sensar.
v Son los más comunes y utilizados en la industria
v Se encuentran encapsulados en plástico para proveer una mayor facilidad de montaje y
protección ante posibles golpees
APLICACIONES:
Control de cintas transportadoras,
Control de alta velocidad
Detección de movimiento
Conteo de piezas,
Sensado de aberturas en sistemas de seguridad y alarma
Sistemas de control como finales de carrera. (PLC´s)
Sensor óptico.
Características.
• Son de confección pequeña, pero robustos
• Mayor distancia de operación.
• Detectan cualquier material.
• Larga vida útil
Principio de operación

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Sistema de protección tipo barrera en rejillas de acceso en una prensa hidráulica,
donde la seguridad del operario es una prioridad.
Detección de piezas que viajan a muy alta velocidad en una línea de producción
(industria electrónica o embotelladoras).
Detección de piezas en el interior de pinzas, en este caso el sensor esta constituido
por un emisor y un receptor de infrarrojos ubicados uno frente a otro, de tal forma
que la interrupción de la señal emitida, es un indicador de la presencia de un objeto
en el interior de las pinzas.
Sensores inductivos
Consiste en un dispositivo conformado por:
Una bobina y un núcleo de ferrita.
Un oscilador.
Un circuito detector (etapa de conmutación)
Una salida de estado sólido.
El oscilador crea un campo de alta frecuencia de oscilación por el efecto electromagnético
producido por la bobina en la parte frontal del sensor centrado con respecto al eje de la
bobina. Así, el oscilador consume una corriente conocida. El núcleo de ferrita concentra y
dirige el campo electromagnético en la parte frontal, convirtiéndose en la superficie activa
del sensor.
Cuando un objeto metálico interactúa con el campo de alta frecuencia, se inducen
corrientes EDDY en la superficie activa. Esto genera una disminución de las líneas de

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fuerza en el circuito oscilador y, en consecuencia, desciende la amplitud de oscilación. El
circuito detector reconoce un cambio específico en la amplitud y genera una señal, la cual
cambia (pilotea) la salida de estado sólido a “ON” u “OFF”. Cuando se retira el objeto
metálico del área de senado, el oscilador genera el campo, permitiendo al sensor regresar
a su estado normal.
Sensor capacitivo
Un sensor capacitivo es adecuado para el caso de querer detectar un objeto no metálico.
Para objetos metálicos es más adecuado escoger un sensor inductivo.
Para distancias superiores a los 40 mm es totalmente inadecuado el uso de este tipo de
sensores, siendo preferible una detección con sensores ópticos o de barrera.
Los sensores capacitivos funcionan de manera similar a un capacitor simple.
La lámina de metal [1] en el extremo del sensor esta conectado eléctricamente a un
oscilador [2].
El objeto que se detecta funciona como una segunda lámina. Cuando se aplica energía al
sensor el oscilador percibe la capacitancia externa entre el objetivo y la lámina
interna.
Los sensores capacitivos funcionan de manera opuesta a los inductivos, a medida que el
objetivo se acerca al sensor capacitivo las oscilaciones aumentan hasta llegar a un nivel
limite lo que activa el circuito disparador [3] que a su vez cambia el estado del switch [4].
Aplicaciones típicas
Detección de prácticamente cualquier material
Control y verificación de nivel, depósitos, tanques, cubetas
Medida de distancia
Control del bucle de entrada-salida de máquinas
Control de tensado-destensado, dilatación
Sensores Ultrasónicos
Existe una línea versátil de sensores que incluyen 30 mm de laminilla metal y albergues
plásticos en dos estilos de albergue rectangulares

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Es estrecho análogo y con rendimientos a dispositivos discretos extensamente, sensor
múltiple de posicionamiento sensando los rasgos ambientales del entorno del robot.
Los Blancos transparentes
Los sensores ultrasónicos son la mejor opción para los blancos transparentes. Ellos pueden
descubrir una hoja de película de plástico transparente tan fácilmente como una paleta de
madera.
Los Ambientes polvorientos
Los sensores ultrasónicos no necesitan el ambiente limpio, necesitado por los sensores
fotoeléctricos. El transductor piezoeléctrico sellado de resina opera bien en muchas
aplicaciones polvorientas.
Los blancos Desiguales
Muchas aplicaciones, como el descubrimiento de nivelado inclinado o los materiales
desiguales. Éste no es ningún problema para el sensor ultrasónico. Este sensor ofrece 60°
de ángulo de cono sónico. El ángulo del cono ancho permite una inclinación designada de
+-15°.
Velocidad de mando con el Rendimiento Analógico.
El rasgo importante es directamente la corriente analógica y el voltaje proporcional a la
distancia designada. El rendimiento analógico para la industria del tejido que procesa las
aplicaciones como la tensión de la vuelta y diámetro del rollo de alfombra, papel, textil o
plástico.
La circuitería de supresión de ruido.
Los sensores ultrasónicos no se afecta su señal por vidrio o metal, ni vibraciones
generadas por motores, inducidas a través de la línea.

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