Sensores

sensores
Caracteristicas y funcionamiento

caracteristicas
Los sensores pueden ser activos o pasivos. Los primeros general una
señal que representa la magnitud a medir, los segundos, forman
parte de un circuito y necesitan alimentación externa ya que son
incapaces de generar una señal
Activos: Termo par, células de carga piezo eléctricas
Pasivos, galgas extensiométricas, termorresistencias.
Atendiendo al tipo de señal que ofrecen, estos pueden ser
analógicos o digitales

Características
Campo de medida: valores que tomará la medida con una cierta precisión.
Alcance (span): diferencia entre valores min. Y max.
Sensibilidad: respuesta del incremento a la salida del dispositivo con respecto a la señal de
entrada. Si el sensor es lineal la sensibilidad será constante, si no dependerá del punto
donde se hace la medida.
Curva característica: representación grafica de que relaciona la señal de salida en función
de la señal de entrada. Esta curva nos permitirá la calibración del sensor, que consiste en
ajustar el sensor para que la salida coincida con la curva del fabricante.
Precisión: el error es la diferencia entre el valor leído y el que nos da la curva de calibración.
Este error determina la precisión.
12mA +- 1% = 12+- 0,16 luego el valor real estará entre 11,84mA y 12,16mA.
Resolución: Cuanto tienen que variar la entrada para que se aprecie en salida.

Efecto Seebeck: Diferencia de potencial creada cuando existe una diferencia de temperatura
entre las uniones de dos materiales distintos
Termopares

Tecnologías
Efecto Piezoeléctrico, ciertos cristales de cuarzo sometidos a presión
y experimentan un cambio en su estructura cristalina que provoca
una tensión eléctrica.

Tecnologías
Efecto Resistivo, si variamos la longitud, la sección o la resistividad
de un material conductor en función de la magnitud a medir, se
produce el efecto resistivo.
Otro principio de funcionamiento de las galgas se basa en la deformación de
elementos semiconductores.
𝑅 = 𝑅0 1 + 𝐺
𝑑𝐿
𝐿

Tecnologías: Efecto Resistivo

Tecnologías: Efecto PiezoResistivo

Tecnologías
Efecto Capacitivo, Si hacemos variar la superficie de las placas de un
condensador, su separación o el dieléctrico que hay entre ellas,
tenemos el efecto capacitivo
Capacidad variable de
conductores separados por un
dieléctrico o el vacío.
Gran sensibilidad con posibilidad
de detectar variaciones muy
pequeñas

Sensores capacitivos
Normalmente el aumento de la distancia de
detección implica un aumento de las
dimensiones del sensor .
Mediante una nueva tecnología denominada
“Principio de los Tres Electrodos”, desarrollada
por Rechner, se ha mejorado notablemente la
detección con un aumento de hasta 10 veces la
distancia de detección a igualdad de tamaño.
Este principio considera el empleo de un
electrodo adicional conectado a la máquina,
permitiendo detectar el cambio absoluto de la
capacidad y no un cambio porcentual como el
método tradicional. Se llama Condensador
diferencial
Desplazamientos lineales y angulares.
+Detector de proximidad.
+Cualquier magnitud que implique un desplazamiento
(presión, fuerza, etc)
+Medida de humedad por variación de e.
+Medida de Tª (de e=k/(T-Tc)).
+Medida de espesores de materiales dieléctricos.
+Medida de nivel de líquidos.
+Presión, fuerza, par y aceleración
+Deformaciones, galgas capacitivas
+Humedad (óxido de aluminio como dieléctrico)
+Análisis químico
+Nivel de líquidos

Oscilador: La amplitud de oscilación varía al acercarse
un objeto.
C. Rectificador: La señal alterna recibida del oscilador
es convertida por medio del circuito rectificador, de
manera que la aproximación del objeto al sensor se
traducirá en una variación de una señal de corriente
continua.
Potenciómetro: La sensibilidad (distancia de detección)
de la mayoría de los sensores capacitivos puede ajustarse
por medio de un potenciómetro. De esta forma es posible
eliminar la detección de ciertos medios (por ejemplo, es
posible determinar el nivel de un liquido a través de la
pared de vidrio de su recipiente.)
Circuito disparador: Este circuito (trigger) compara la
señal que le proporciona el rectificador con una señal
umbral que cambia ligeramente dependiendo del estado
de activación, creando así la histéresis del sensor de
proximidad.
Sensores capacitivos

Sensores inductivos
Efecto Inductivo, si variamos el coeficiente de autoinducción, la forma constructiva de las
espiras (sección, longitud, numero de espiras) y la naturaleza del si hacemos que este núcleo
cambie de posición, cambiará el valor de L, es el efecto inductivo.
Consiste en conseguir el disparo en el oscilador, gracias a la señal
detectada por el circuito de inducción, al aproximarse a un cuerpo que
provoque cambios en el campo magnético, que luego es comparado con
una señal de referencia.
En realidad, al aproximar el campo magnético generado a un cuerpo
metálico conductor, se generan a su vez una inducción eléctrica en dicho
conductor.
Esa tensión provoca la aparición de corrientes internas de Foucault que a
su vez generan un campo inducido de respuesta al generado por el
detector.
El campo resultante es detectado en el comparador y ante un cambio
desencadena el proceso de detección. Excitando de esa manera la etapa
de salida.
La etapa de salida consiste en una etapa transistorizada caracterizada
por la activación de un transistor bipolar. Este transistor bipolar puede ser
de dos tipos, PNP o NPN.

Sensores inductivos
El método es seguir el demodulador con un sistema de
control de circuito cerrado para mantener la amplitud de
oscilación del tanque LC.
A medida que un objeto metálico se acerca a la bobina de
detección, el campo magnético opuesto requiere más
corriente de impulsión en el tanque, que se puede medir con
precisión.
Esta técnica proporciona un rango dinámico más amplio en
la medición de RP y mejora el rendimiento general.
Circuito Tanque:
Se compone de un condensador y una bobina (inductor).
La operación del circuito tanque involucra un intercambio de energía entre cinética y potencial.
El nombre de "tanque" viene del hecho de que este circuito almacena energía.

Un interruptor de lengüeta o reed switch o relé reed es un interruptor eléctrico activado por
un campo magnético.
El interruptor de lengüeta consiste en un par de contactos ferrosos encerrados al vacío dentro
un tubo de vidrio.
Cada contacto está sellado en los extremos opuestos del tubo de vidrio. El tubo de vidrio puede
tener unos 10 mm de largo por 3 mm de diámetro.
Cuando los contactos están normalmente abiertos se cierran en la presencia de un campo
magnético; cuando están normalmente cerrados se abren en presencia de un campo
magnético.
Contacto Reed

El efecto Hall es la aparición de un campo eléctrico por separación de cargas, en el interior
de un conductor por el que circula una corriente en presencia de un campo magnético con
componente perpendicular al movimiento de las cargas.
Este campo eléctrico (campo Hall) es perpendicular al movimiento de las cargas y a la
componente perpendicular del campo magnético aplicado.
Sensores efecto Hall

•Mediciones de campos magnéticos (Densidad de flujo magnético)
•Mediciones de corriente sin potencial (Sensor de corriente)
•Emisor de señales sin contacto
•Aparatos de medida del espesor de materiales.
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 la industria del automóvil el sensor Hall se utiliza de forma frecuente, ej. en sensores de posición del
cigüeñal (CKP) en el cierre del cinturón de seguridad, en sistemas de cierres de puertas, para el
reconocimiento de posición del pedal o del asiento, el cambio de transmisión y para el reconocimiento
del momento de arranque del motor.
La gran ventaja es la invariabilidad frente a suciedad (no magnética) y agua.
Sensores efecto Hall

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.
Todos los diferentes modos de censado se basan en
este principio de funcionamiento. Están diseñados
especialmente para la detección, clasificación y
posicionado de objetos; la detección de formas, colores
y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones
ambientales extremas.
El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant
Resistor o Resistor dependiente de la luz-.Un LDR es
básicamente un resistor que cambia su resistencia
cuando cambia la intensidad de la luz.

Detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias que van
desde pocos centímetros hasta varios metros.
El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar.
Estos se reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas.
Trabajan solo donde tenemos presencia de aire (no pueden trabajar en el vacío, necesitan medio de
propagación), y pueden detectar objetos con diferentes formas, diferentes colores, superficies y de diferentes
materiales.
Los materiales pueden ser sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido
Sensores de ultrasonidos

Sensores de ultrasonidos
El receptor se conecta entrada de un amplificador de alta ganancia constituido por los transistores (BC548B) T1 y T2. La
ganancia de esta etapa es tan importante, que se ha previsto el poder dosificarla por medio del potenciómetro P1, con el fin de
que el circuito no entre en oscilación por si solo, es decir auto-oscilación, en ausencia de un obstáculo real.
La salida de este amplificador está conectada al emisor de ultrasonidos TX, e igualmente a los diodos D1 y D2. En presencia de
un obstáculo, por lo tanto, debido a la entrada en oscilación del circuito, dispondremos en los bornes de TX, de una señal seudo-
senoidal de unos 40 Khz.
Esta señal se adapta por D1 y D2, y si es de amplitud suficiente, para producir en R6 una corriente apta para hacer que T3 sea
conductor. Este no funciona necesariamente en modo “todo o nada”, depende de la naturaleza de la distancia al objeto.
Las puertas lógicas trigger Schmitt IC1a e IC1b producen , en la salida, una señal rectangular que en presencia de un obstáculo,
nos da S1 a nivel bajo y S2 nivel alto.

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