Este documento describe los principios y clasificaciones de los transductores y sensores. Los transductores convierten magnitudes físicas en señales eléctricas de forma análoga o digital. Se clasifican según el tipo de señal de salida y la magnitud física que detectan, como la presión, temperatura o posición. Los sensores se basan en principios como la resistividad, electromagnetismo o piezoelectricidad para captar los fenómenos físicos.

1. SENSORES /
TRANSDUCTORES

2. Un transductor es un dispositivo capaz de
convertir el valor de una magnitud física en una
señal eléctrica codificada, ya sea en forma
analógica o digital.
DEFINICIÓN

3. ESTRUCTURA GENÉRICA DE UN
TRANSDUCTOR
Tratamiento
de señal
Sensor Filtro Amplificador
Captación
Salida
Fenómeno
físico
Alimentación

4. CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE
SEÑAL DE SALIDA
•Analógicos: Dan como salida un valor de tensión o
corriente en forma continua (0-10 V o 4-20 mA).
•Digitales: Dan como salida una señal codificada en
forma de pulsos o una palabra digital.
•Todo-nada: Indican únicamente cuando la variable
detectada rebasa un cierto límite.

5. CLASIFICACIÓN SEGÚN LA
MAGNITUD FÍSICAA DETECTAR
•Presión
•Caudal
•Temperatura
•Sensores de presencia o proximidad
•Posición lineal o angular
•Fuerza y par
•Sistemas de visión artificial
•Desplazamiento

6. PRINCIPIOS FÍSICOS EN QUE ESTAN
BASADOS LOS ELEMENTOS SENSORES
•Cambio de resistividad
•Electromagnetismo
•Piezoelectricidad
•Efecto fotovoltaico
•Termoelectricidad

7. PIEZOELECTRICIDAD
Los científicos franceses Jacques y Pierre
Curie descubren la piezoelectricidad o
efecto piezoeléctrico en el cuarzo y la sal
de Rochelle. Se trata de un fenómeno
físico por el cual aparece una diferencia
de potencial eléctrico entre las caras de
un cristal cuando éste se somete a una
presión mecánica

8. •Campo de medida: Es el rango de valores de la
magnitud de entrada comprendido entre el máximo y
mínimo detectables por un sensor.
•Resolución: Es la mínima medida que el sensor es
capaz de discernir.
•Precisión: Es la máxima desviación entre la salida real
obtenida de un sensor y el valor teórico según un patrón
definido.
•Repetibilidad: Es la máxima desviación entre valores
de salida obtenidos al medir varias veces un mismo valor
de entrada, con el mismo sensor.
CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS

9. TRANSDUCTORES DE POSICIÓN
•Detectores de presencia o proximidad: Son sensores de
posición todo o nada que entregan una señal binaria que
informa de la existencia o no de un objeto ante el detector.
•Medidores de distancia o posición: Entregan una señal
analógica o digital que permite determinar la posición
lineal o angular respecto a un punto o eje de referencia.

10. Los detectores de proximidad pueden estar basado en
distintos tipos de captores:
•Detectores Inductivos
•Detectores capacitivos
•Detectores ópticos
•Detectores ultrasónicos
DETECTORES DE PROXIMIDAD

11. FINALES DE CARRERA

13. DETECTORES INDUCTIVOS
•Se utilizan para detectar la proximidad de piezas
metálicas en un rango de distancias que van desde 1 mm
a unos 30 mm.
•Como interruptor final de carrera tiene algunas ventajas
sobre los electromecánico: ausencia de contacto con el
objeto a detectar, robustez mecánica, resistencia a
ambientes agresivos y altas temperatura.

14. •Permite detectar materiales metálicas o no, en un rango
de distancias que van desde 1 mm a unos 30 mm.
•Su sensibilidad se ve muy afectada por el tipo de
material y por el grado de humedad ambiental y del
cuerpo a detectar.
•Las aplicaciones típicas son: vidrio, cerámica, plástico,
madera, aceite, cartón, papel, etc.
DETECTORES CAPACITIVOS

15. DETECTORES ÓPTICOS
(FOTOCÉLULAS)
•La distancia de reflexión depende del
tamaño y color del objeto así como el
acabado de la superficie.
•La distancia de reflexión se puede
modificar entre amplios limites mediante
un potenciómetro.

16. Célula fotoeléctrica
Una célula fotoeléctrica se compone, en esencia, de un ánodo y
un cátodo recubierto de un material fotosensible. La luz que
incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el
ánodo originando un flujo de corriente proporcional a la
intensidad de la radiación.

17. TRANSDUCTORES DE
TEMPERATURA
•De acuerdo al principio de funcionamiento:
•Termostatos todo-nada: Interruptores que conmutan a un
cierto valor de temperatura.
•Termorresistencias: Sensores pasivos de tipo analógico
basados en el cambio de resistividad eléctrica de algunos
metales o semiconductores con la temperatura.
•Pirómetros de radiación: Sensores de tipo analógico que
están basados en la radiación térmica emitida por los
cuerpos calientes.

18. TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA
•Termopares:
•Son sensores activos basados en el efecto
Seebeck.
•Consiste en la aparición de una tensión
eléctrica entre dos piezas de distintos metales
unidas o soldadas por un extremo, cuando
este se calienta y se mantiene los otros dos
extremos a una misma temperatura inferior.

19. TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA
TERMOPAR

20. TRANSDUCTORES DE
TEMPERATURA
•Condicionamiento de la señal:
•Las termopares generan señales de voltaje muy
bajo (mV). Para adquirir estas señales a través
de una tarjeta DAQ se debe amplificar las
señales para medirla con una tarjeta DAQ
estándar (12 bits).
•Se pueden utilizar tarjetas DAQ de gran
resolución.
•Si se requiere una buena precisión hay que
compensar las variaciones de temperatura en la
unión fría.

21. TRANSDUCTORES DE
TEMPERATURA
•Termorresistencias:
•Se suelen construir a base de platino.
•Estas sondas suelen tener un valor
nominar de 100  a 0ºC.
•Son aptas como sensores para un
amplio margen de temperatura que va
desde -250ºC a 850ºC.

22. TRANSDUCTORES DE PRESIÓN
•Están basados en la deformación de un
elemento elástico (membrana, tubo Bourdon,
etc), cuyo movimiento bajo la acción del
fluido es detectado por un transductor de
pequeño desplazamiento (galgas, elemento
piezoeléctrico, etc), del que se obtiene una
señal eléctrica proporcional a la presión.

23. TRANSDUCTORES DE
VELOCIDAD
•Cuando se requiere un control de la dinámica de
sistemas industriales.
•Analógicos: Basados en generadores de CC.
•Digitales: Basados en la detección de frecuencia de
un generador de pulsos.
•El comportamiento de estos transductores
dependen en gran medida del acoplamiento de ejes
entre parte móvil y transductor.

24. Encoders
Son dispostivos formados por uno o
varios grupos de
Bandas opacas y translucidas alternadas
y por una
serie de captadores ópticos alojados en
el estator, que
detectan la presencia o no de banda
opaca frente a ellos

25. 5 V
5 V
5 V
RA4
Q1
Q2N2222
TO92
R8
9.1K
RL05
1
2
R9
330
RL05
1 2
4.7 K
R
360
Encoders

26. Normalización de
Voltajes Analogicos
0 a 5 V
-5 a +5 V
-2.5 a 2.5 V
-500 mV a +500 mV
-50 mV a +50 mV

27. Normalización de la
Señales Digitales
1 logico +5 V
0 logico 0V
Salida
5 V
2.2 K