Un transductor se define como aquel dispositivo que es capaz de convertir una variable física en otra que tiene un dominio diferente. De acuerdo con esta definición, es posible afirmar que un transductor forma parte de un sensor o de un actuador; pero la diferencia entre un sensor, un actuador y un transductor radica en que el transductor simplemente cambia el dominio de la variable, mientras que el sensor proporciona una salida útil para ser usada como variable de entrada a un sistema de procesamiento de la información y el actuador se encarga de ejecutar la acción determinada por el sistema de procesamiento de la información.
Al medir variables físicas como velocidad, posición y aceleración, siempre es necesario determinar si el comportamiento de la variable es rotacional o traslacional. Se dice que las variables físicas exhiben un comportamiento rotacional cuando pueden describirse por ángulos, pero las variables físicas de traslación se caracterizan por tener solo movimiento lineal.
Un potenciómetro es un convertidor entre el cambio de posición y la resistencia de un objeto recto o angular. Este tipo de elemento resistivo se utiliza comúnmente en tensión continua. Constan de tres terminales, uno en cada extremo del material y un tercero que va al cuerpo del elemento resistivo, y la resistencia entre el móvil y cada terminal fijo es cuando el elemento se puede mover. Cambio de carrera. Por lo tanto, cuando una resistencia disminuye, la otra aumentará inevitablemente.
Un sensor de presión es un transductor, en general de voltaje, entre la fuerza aplicada en un área determinada y una señal eléctrica. Por esta razón, es importante especificar que un sensor de presión es una aplicación específica de sensores de fuerza; asimismo, lo que distingue a los sensores de fuerza convencionales de los sensores de presión es que los sensores de presión, en general, cuentan con diafragma, el cual es el área efectiva en la que se mide la fuerza ejercida.
Los sensores de presión diferenciales funcionan, tal como su nombre lo indica, bajo el precepto de una diferencia de presiones entre una presión de referencia dada y una segunda presión detectada (P,). Si la presión de referencia es la presión barométrica, entonces se dice que el sensor es un sensor de presión relativo.
En este tipo de sensores se usa el principio de transducción resistivo, de tal manera que el elemento móvil de un potenciómetro está acoplado en forma mecánica al diafragma sensitivo por medio de un tubo de Bourdon; en este caso, el desplazamiento mecánico que experimenta el diafragma es transmitido al elemento móvil del potenciómetro. Si dicho potenciómetro forma parte de un circuito eléctrico, el voltaje entre sus terminales cambiará de manera proporcional al cambio de presión.
En este principio de transducción se usan los materiales piezoresistivos, de tal manera que se configura una galga extensométrica con estos.
Transductores de movimiento, posicion, flujo, presion, opticos y ultrasonicos.pptx
1. T r a n s d u c t o r e s
De movimiento, osición, fluÅo,
resión, ó ticos y ultrasónicos
2. Un transductor se define como aquel dispositivo que es capaz
de convertir una variable física en otra que tiene un dominio
diferente. De acuerdo con esta definición, es posible afirmar
que un transductor forma parte de un sensor o de un actuador;
pero la diferencia entre un sensor, un actuador y un transductor
radica en que el transductor simplemente cambia el dominio
de la variable, mientras que el sensor proporciona una salida
útil para ser usada como variable de entrada a un sistema de
procesamiento de la información y el actuador se encarga de
ejecutar la acción determinada por el sistema de
procesamiento de la información.
I n t r o d u c c i o n
3. T i p o s d e s e n s o r e s
De
p o s i c i o n
Opticos
De f l u j o
U l t r a s o n i c o s
De p r e s i o n
De
m o v i m i e n t o
4. S e n s o r e s d e Velocidad,
p r e s i o n y A c e r e l a c i o n
5. Al medir variables físicas como velocidad,
posición y aceleración, siempre es
necesario determinar si el
comportamiento de la variable es
rotacional o traslacional. Se dice que las
variables físicas exhiben un
comportamiento rotacional cuando
pueden describirse por ángulos, pero las
variables físicas de traslación se
caracterizan por tener solo movimiento
lineal.
S e n s o r e s d e Velocidad, p r e s i ó n y a c e l e r a c i ó n
6. Un potenciómetro es un convertidor entre
el cambio de posición y la resistencia de un
objeto recto o angular. Este tipo de
elemento resistivo se utiliza comúnmente
en tensión continua. Constan de tres
terminales, uno en cada extremo del
material y un tercero que va al cuerpo del
elemento resistivo, y la resistencia entre el
móvil y cada terminal fijo es cuando el
elemento se puede mover. Cambio de
carrera. Por lo tanto, cuando una resistencia
disminuye, la otra aumentará
inevitablemente.
P o t e n c i o m e t r o
7. Potenciometro Rotacional
Los circuitos de presentación
equivalentes de este tipo son los más
habituales, pero existen muchos otros
circuitos más compactos y precisos
denominados trimpot.
T i p o s d e P o t e n c i ó m e t r o s
8. Potenciómetro de movimiento lineal
Tanto los potenciómetros de movimiento
lineal como los potenciómetros de
movimiento giratorio utilizan divisores de
voltaje para colocar los elementos
móviles.
T i p o s d e P o t e n c i ó m e t r o s
9. Potenciómetro de movimiento lineal
Tanto los potenciómetros de movimiento
lineal como los potenciómetros de
movimiento giratorio utilizan divisores de
voltaje para colocar los elementos
móviles.
T i p o s d e P o t e n c i ó m e t r o s
10. El elemento sensor más utilizado para medir sistemas rotacionales es un codificador,
también conocido como tacómetro o codificador de posición. Los codificadores son
elementos capaces de convertir el movimiento de rotación o lineal en señales
digitales equivalentes.
Un codificador óptico está compuesto por un par de optoelectrónicos, uno de los
cuales forma un emisor o fuente de luz y el otro forma un receptor. Por lo general, se
utilizan pares de fotodiodo y fotorresistor y se colocan discos de hendidura entre
ellos.
S e n s o r e s E n c o d e r
11. Tr a n s d u c t o r e s d e
m o v i m i e n t o
You can describe the company’s mission
here.A clear message is a good way to get
down to business
12. S e n s o r e s d e p r e s i o n
Un sensor de presión es un transductor, en general de voltaje,
entre la fuerza aplicada en un área determinada y una señal
eléctrica. Por esta razón, es importante especificar que un
sensor de presión es una aplicación específica de sensores de
fuerza; asimismo, lo que distingue a los sensores de fuerza
convencionales de los sensores de presión es que los
sensores de presión, en general, cuentan con diafragma, el
cual es el área efectiva en la que se mide la fuerza ejercida.
De esta manera, es posible determinar la fuerza por unidad
de área.
13. C l a s i f i c a c i o n d e
s e n s o r e s d e p r e s i ó n
S e n s o r e s
d e
p r e s i o n
D i f e r e n c i a l
A b s o l u t a
R e l a t i vo
14. S e n s o r e s d e p r e s i ó n
Los sensores de pres
a
ión
b
abs
s
olu
o
ta
l u t a
tienen una cámara sellada, la
cual contiene la presión de
referencia; en general, se escoge
vacío para la representación de la
presión cero, con la finalidad de
evitar compensaciones
complejas por la variación de
presión que existiría en la cámara
de referencia debido a cambios
de temperatura.
15. S e n s o r e s d e p r e s i ó n
d i f e r e n c i a l e s
Los sensores de presión diferenciales
funcionan, tal como su nombre lo
indica, bajo el precepto de una
diferencia de presiones entre una
presión de referencia dada y una
segunda presión detectada (P
,).Si la
presión de referencia es la presión
barométrica, entonces se dice que el
sensor es un sensor de presión relativo.
16. S e n s o r e s d e p r e s i ó n
b a s a d o s e n
v a r i a c i o n e s d e
r e s i s t e n c i a
En este tipo de sensores se usa el principio de
transducción resistivo,de tal manera que el
elemento móvil de un potenciómetro está
acoplado en forma mecánica al diafragma
sensitivo por medio de un tubo de Bourdon; en
este caso,el desplazamiento mecánico que
experimenta el diafragma es transmitido al
elemento móvil del potenciómetro.Si dicho
potenciómetro forma parte de un circuito
eléctrico, el voltaje entre sus terminales cambiará
de manera proporcional al cambio de presión.
17. S e n s o r e s d e p r e s i ó n
b a s a d o s e n
v a r i a c i o n e s d e
r e s i s t e n c i a
Si se supone que el circuito cuenta con un voltaje
de alimentación V,entonces la variación de voltaje
V
, está dada por la ecuación de variación de
resistencia.
Rx; resistencia debida a un cambio en la presión
R0: resistencia debida a la presión de referencia
18. S e n s o r e s d e p r e s i ó n b a s a d o s
e n g a l g a s e x t e n s o m é t r i c a s
( s t ra i n gauge)
En este principio de transducción se usan los materiales
piezoresistivos, de tal manera que se configura una galga
extensométrica con estos. Esta galga extensométrica tiene la
tarea de detectar el cambio de presión y traducirlo en un
cambio de resistividad, con lo que se deriva un cambio en la
resistencia del sensor.
19. G a l g a s m e t á l i c a s
En este tipo de galgas, una red resistiva formada por cuatro
resistencias en configuración de puente de Wheatstone se
encarga de realizar la transducción entre la deformación
inducida en el material (metálico en este caso) y un cambio en
el voltaje de salida del puente. Las resistencias internas son
las responsables de medir el cambio de manera tangencial y
las resistencias externas de detectar el cambio de manera
radial.
20. G a l g a s b a s a d a s e n p e l í c u l a s
d e l g a d a s
En este tipo de configuración la película delgada es el
diafragma sensitivo a la presión, con lo que se forma el
arreglo de la galga, de tal manera que depende del tipo de
película que se use el factor de galga que se obtiene.
21. G a l g a s b a s a d a s e n m i c r o e l e c t r ó n i c a
Este tipo de galgas se basa en el uso de la
tecnología microelectrónica para su
implementación; su elemento sensor es un /
sustrato,en general de silicio monocristalino
tipo N (esto se logra difundiendo impurezas
donadoras), y una piezorresistencia tipo P
.Para
implementar este tipo de detección se realiza
un proceso de metalización para formar los
electrodos que constituirán los extremos de la
piezorresistencia detectora. De esta manera, se
forman cuatro resistencias iguales que, en
conjunto,forman el puente de Wheatstone.
22. G a l g a s d e a l a m b r e t e n s o
Este tipo de galgas se forma al colocar un alambre
tenso sobre la superficie detectora, e el cual se
recubre con plásticos; cuando el alambre
experimenta la presión del medio,registra un
cambio. Este tipo de galgas es poco utilizado
debido a su alta sensibilidad a la vibración y su alta
fragilidad.
23. E j e r c i c i o d e a p l i c a c i ó n
El MPX2010 un sensor que mide la diferencia de
presión entre sus dos terminales superiores de
Sensor de presión MPX2010 entrada; su voltaje de
salida diferencial es directamente proporcional a
esta presión y tiene un rango útil de medición de
0 a 10 kPa. La descripción de pines del sensor es la
siguiente:
Vs. Voltaje de alimentación del
sensor de 10 Y.NAS sr 0 0 NE *
+Voyr- Salida diferencial positiva.
po ||
]R'= 0.9999 DÍA |*
-Voyr
.Salida diferencial negativa.
GND Voltaje de referencia (tierra).
25. E j e r c i c i o d e a p l i c a c i ó n
Al graficar algunos puntos de la curva típica del sensor
= MPX2010 (con un voltaje de alimentación de 10 V), y
con base en el hecho de que la ganancia del
amplificador de instrumentación es de 100, al aplicar
una regresión lineal se obtiene su ecuación
característica:
Presión (kPa) = 3.8371 X (voltaje)+ 0.0286
Si se considera el valor de la ordenada al origen como
despreciable, entonces:
Presión (kPa) = 3.8371 X (voltaje)
26. Ta b l a d e d a t o s C o n s t r u c c i ó n
del c i r c u i t o
27. E j e m p l o d e a p l i c a c i ó n
Como la señal de salida del sensor MPX2010 es
diferencial, resulta necesario calcular esa diferencia; para
eso se utiliza un sensor de instrumentación (también es
adecuado un restador). La matrícula utilizada es elAD620,
cuya ganancia despreciable, entonces: está en función de
la resistencia RG:
28. S e n s o r e s d e n i v e l y
p r o x i m i d a d
Los sensores de nivel y proximidad son muy
usados en aplicaciones como envasado, sistemas
de control para monitoreo de llenado,detección
de obstáculos en sistemas inteligentes y en
algunas configuraciones específicas en sistemas
táctiles, para su aplicación en sistemas
electrónicos, como teléfonos móviles, pantallas
táctiles, etcétera.
Opticos
Ultrasonicos
Magneticos
Resistivos
Piezoelectricos
Inductivos
Capacitivos
29. U l t r a s ó n i c o s
Los sensores ultrasónicos son muy utilizados en sistemas
de medición no invasivos para determinar la distancia del
emisor a un objeto dado. Por ejemplo, en la mayoría de los
vehículos se usan para avisar al conductor la proximidad
de un objeto cuando maneja en reversa; otra aplicación es
la medición de distancias, profundidades y alturas que
cambian dinámicamente, etcétera.
32. S e n s o r e s d e
color, luz y
L
v
a l
iuz
se
i
st
o
á c
n
ompuesta por un
elemento llamado fotón, que
es un tipo de partícula
elemental, nombrado en un
principio por Albert Einstein
como "cuanto de luz”
.Por tanto,
el término fotón es muy usado
para hablar de una partícula de
luz o un "cuanto de energía
electromagnética”
33. S e n s o r e s
i n f r a r r o j o s , el
fotodiodo y el
f o t o t r a n s i s t o r
Este sistema de medición es muy utilizado con los
llamados encoders, en los que el emisor de luz infrarroja
y el elemento fotosensible 0 (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.
34. F o t o t r a n s i s t o r e s
Un fototransistor es el transductor entre la
luz y una señal eléctrica que indica la
presencia o ausencia de dicho haz.
35. C o n f i g u r a c i ó n d e
e m i s o r c o m ú n
Consiste en generar un cambio
en la señal eléctrica de estado
alto a estado bajo; este cambio
se logra mediante la conexión
de la terminal del colector a la
fuente de voltaje, a través de
una resistencia de carga, y la
terminal de emisor es conectada
a referencia a tierra. El voltaje de
salida se mide en el colector
.
Este circuito básico tiene la
función de actuar como un
amplificador
,ya que amplifica la
corriente generada en la base
debido a la presencia de luz.
C o n f i g u r a c i ó n
d e colector
c o m ú n
Esta configuración también se
conoce como seguidor emisor y
funciona de forma opuesta a la
configuración de emisor común,
ya que cambia el estado de la
señal de estado bajo a estado alto
en presencia de luz en la base. La
conexión con- siste en colocar 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
36. Fotodiodos
Al igual que un fototransistor, un fotodiodo es un dispositivo óptico semiconductor cuya
principal característica es generar pares electrón-hueco a partir de la energía presente
en un fotón percibido.
Fotodiodo PN
Este fotodiodo fue el primer tipo utilizado. Sin embargo,
debido a su bajo rendimiento, ha sido sustituido por
dispositivos que tienen el mismo principio de
funcionamiento, pero con mejores características eléctricas.
Fotodiodo PIN
Este tipo de fotodiodo es uno de los más utilizados. El término
PIN se deriva del tipo de unión que presenta, ya que se trata
de material P
, una región semiconductora intrínseca
(se le llama semiconductor intrínseco al semiconductor puro, ya
que no contiene impurezas donoras ni aceptoras) I
y de un material NM.
37. Fotodiodos
Fotodiodo de avalancha
Este tipo de fotodiodo tiene sus principales aplicaciones cuando se tiene un ambiente con
baja irradiación, ya que tiene un alto valor de ganancia en corriente. La principal
desventaja de este fotodiodo es que debido a su alta ganancia de corriente, los niveles de
ruido también se ven incrementados.
Fotodiodo Schottky
Este tipo de fotodiodo está basado en el principio de funcionamiento de un diodo
Schottky convencional; presenta muy bajos valores de capacitancia parásita, lo que lo
hace ideal para aplicaciones en alta frecuencia.
Un fotodiodo puede operarse de dos formas: en 1) modo fotovoltaico y en 2) modo fotoconductivo.
El modo fotovoltaico consiste en operar al
fotodiodo como una fuente de corriente; en
este modo se utiliza una carga resistiva para
determinar el voltaje presente.
En el modo fotoconductivo se requiere aplicar un voltaje
en inversa en el fotodiodo; de igual manera, esta
configuración se acompaña de un circuito de
acondicionamiento de señal, la unión de estos
elementos es llamado convertidor luz-voltaje
39. E c u a c i ó n d e l a
c u r v a d i s t a n c i a
v s t e n s i ó n
Se obtiene mediante una regresión no
lineal. Para eso,con el uso de Excel se
elabora una tabla con base en algunos
puntos de la curva; después, se grafican y
se aplica la regresión no lineal que nos
ofrezca una mayor correlación.
Mediante una regresión polinómica con
un coeficiente de determinación múltiple
de 0.9959 (casi perfecto), la ecuación que
describe al sensor es:
40.
41. LDR O
FOTORRESISTENCIAS
Un sensor LDR (por sus siglas en inglés Light
Dependent Resistor), por lo común llamado fotorresis-
tencia, es un elemento resistivo cuya característica
principal es que la magnitud de su resistencia, R,, es
una función de la luz incidente. Una fotorresistencia es
un transductor entre la luz incidente en este y la
resistencia eléctrica que presenta a la salida. Son
sensores muy utilizados para controles de iluminación
en sistemas de alumbrado, ya sea doméstico o
público, como sensores auxiliares en sistemas
fotográficos y pantallas, así como sensores de
presencia, forma e incluso en configuraciones
especiales, como sensores de color.
43. Business
overview
Sensores
de color
Los sensores de color tienen aplicaciones muy comunes Rojo en el ámbito de
ajuste de color en impresiones, sistemas Naranja de control basados en el
color de los objetos, juguetes y vi- Amarillo deojuegos, entre otros. Estos
sensores tienen dos vertientes Verde básicas: una basada en el uso de filtros
de color y la otra :S en la irradiación de luz y cómo esta se refleja en el objeto
azal Y a detectar.Ambas manejan componentes de color básicos; Violeta en
este caso, rojo, verde y azul, conocido como componen- te RGB o espacio de
color RGYBo(upocransuesnstiegrlasseunbtiintlgeléhseSreSifRed-Green-Blue).
you need it
44. S e n s o r e s d e
color b a s a d o s e n
fi l t r os
Este tipo de sensores proporciona una salida en
voltaje directamente proporcional a la irradiación, al
ser lineales por o .o completo. Consiste en un grupo
de tres fotodiodos, uno con un filtro de color: rojo,
verde y azul. La salida de cada canal corresponde a la
irradiación en cada uno de los fotodiodos. En general,
incluyen un pin adicional que permite ajustar la
ganancia en los amplificadores para cambiar la
sensitividad del sensor
.
45. CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo,
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Estos sensores
se distinguen
de los sensores
basados en
filtros de color
en que la
fuente de luz
for- ma parte
del sensor
.
S e n s o r e s d e color b a s a d o s e n l a
i r r a d i a c i o n d e u n a f u e n t e d e
color f i j a
Estos sensores cuentan con una fuente de luz roja,
una verde y una azul, compactadas en un LED RGB
o tres LED por separado (rojo,verde y azul); el
objeto es colocado frente al sensor y este emite la
fuente de luz, una a la vez. Los sensores tienen un
elemento fotosensible que mide la intensidad de la
luz reflejada por el objeto; así, si se coloca un objeto
verde frente al sensor, al incidir la luz roja O la luz
azul, la medición registrará un valor bajo de
irradiación, mientras que al incidir la luz verde el
valor de irradiación será alto, determinando de esta
forma que el objeto es de color verde.
46. S e n s o r e s d e v i s i o n
Los sensores de visión, también llamados chips de visión, son sensores avanzados (en
general cámaras) encargados de obtener información del medio a través de la captura
de imágenes o video, para su posterior procesamiento.
Un sensor de visión es considerado un sensor inteligente, ya que está compuesto por
una pluralidad de 640 píxeles sensores, unidades encargadas de procesar la
información que entrega esta pluralidad de sensores y convertirla en una serie de
imágenes entendibles para el usuario.
47. Estos sensores fueron inventados en 1969 por
Willard S. Boyle y George E. Smith, Portadores
fotoginerados pero no fue sino hasta el año
2009 que los científicos recibieron el premio
Nobel (pares electrón-hueco) por la invención
de este dispositivo. En un sensor CCD, la carga
eléctrica gene- tada debido al efecto
fotoeléctrico es transferida por un número
limitado de nodos, para después ser convertida
en voltaje; luego, por medio de un convertidor
analógico digital, este voltaje es convertido en
un valor digital que representa la intensidad de
la luz capturada.
S e n s o r e s CCD
48. S e n s o r e s
CMOS
Al igual que los sensores CCD,este
tipo de sensores se encarga de
convertir la luz en una señal
eléctrica; la diferencia está en que,
como su nombre lo indica, son
fabricados usando tecnología
CMOS, que es uno de los procesos
de fabricación de circuitos
integrados más usados hoy día.
49. R e f e r e n c i a s
R. L., Abarca, J.G. S., & Mares, C. J.(2014). Capítulo 3. Sensores de Velocidad, Posición yAceleración. En Sensores y
actuadores: aplicaciones con Arduino. Distrito Federal, MÉXICO: Grupo Editorial Patria. Pp: 73 – 112.Recuperado de E-Libro.
R. L., Abarca, J.G. S., & Mares, C. J. (2014). Capítulo 8. Sensores de Flujo y Presión. En Sensores y actuadores: aplicaciones
con Arduino. Distrito Federal, MÉXICO: Grupo Editorial Patria. Pp: 235 – 259.Recuperado de E-Libro.
R. L., Abarca, J.G. S., & Mares, C. J. (2014). Capítulo 4. Sensores de Color, Luz y Visión. En Sensores y actuadores: aplicaciones
con Arduino. Distrito Federal, MÉXICO: Grupo Editorial Patria. Pp: 113 – 140.Recuperado de E-Libro.
R. L., Abarca, J.G. S., & Mares, C. J. (2014). Sensores Ultrasónicos. En Sensores y actuadores: aplicaciones con Arduino.
Distrito Federal, MÉXICO: Grupo Editorial Patria. Pp: 143 – 151.Recuperado de E-Libro.
