Un 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, movimiento, 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 se 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.
Terminología de funcionamiento
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.
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.
Repetitividad: 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 analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.
Desplazamiento, posición y proximidad.
Los sensores de desplazamiento miden la magnitud que se desplaza un objeto; los sensores de posición determinan la posición de un objeto en relación con un punto de referencia. Los sensores de proximidad son una modalidad de sensores de posición y determinan en qué momento un objeto se mueve dentro de una distancia crítica del sensor. Los anteriores son dispositivos cuyas salidas son, en esencia, del tipo todo o nada (encendido o apagado).
Al elegir un sensor de desplazamiento, posición o proximidad, deberá tener en cuenta lo siguiente:
La magnitud del desplazamiento: ¿estamos hablando de fracciones de milímetros, de varios milímetros o quizás de metros? En el caso de un sensor de proximidad ¿que tanto debe aproximarse un objeto para detectarlo?
Si el desplazamiento es lineal o angular, los sensores de desplazamiento lineal sirven para monitorear el grosor u otras dimensiones de materiales en forma de hoja, la separación de rodillos, la posición o la existencia de un parte, dimensiones de ésta, etc; los métodos de desplazamiento angular sirven para monitorear el desplazamiento angular de ejes.
La resolución que se necesita.
La exactitud que se necesita.
El material del que está hecho el objeto que se mide; algunos sensores sólo funcionan con materiales magnéticos, otros sólo con metales y algunos otros sólo con aislantes.
Los sensores de desplazamiento y de posición se pueden clasificar en dos tipos básicos: sensores de contacto, en los cuales, el objeto que se mide está en contacto mecánico con el sensor, y sensores sin contacto, en los que no hay contacto físico entre el objeto y el sensor. En los métodos de desplazamiento lineal por contacto, en general se utiliza un eje sensor en contacto directo con el objeto que se monitorea. El desplazamiento de este eje se monitorea mediante un sensor. Su movimiento se aprovecha para provocar cambios de voltaje eléctrico resistencia, capacidad o inductancia mutua. En el caso de los métodos de desplazamiento angular, en los que se utiliza una conexión mecánica mediante la rotación de un eje, la rotación del elemento transductor se activa directamente mediante engranajes. En los sensores que no hay contacto se recurre al objeto medido en las proximidades de dichos sensores, o quizá cambios en la presión del aire del sensor, o quizá cambios de inductancia o capacitancia.
Sensores de Movimiento (Posición, Velocidad y Aceleración)
1. Electromecánicos:
Una masa con un resorte y un amortiguador.
2. Piezo-eléctricos:
Una deformación física del material causa un cambio en la estructura cristalina y asícambian las características eléctricas.
3. Piezo-resistivos:
Una deformación física del material cambia el valor de las resistencias del puente.
4. Capacitivos:
El movimiento paralelo de una de las placas del condensador hace variar su capacidad.
5. Efecto Hall:
La corriente que fluye a través de un semiconductor depende de un campo magnetico.Los sensores de movimiento permiten la medida de la fuerza gravitatoria estática (cambios de inclinación), la medida de la aceleración dinámica(aceleración, vibración y choques), y la medida inercial de la velocidad y la posición (la velocidad midiendo un eje y la posición midiendo los dos ejes).
Aplicaciones:
Aceleración / Desaceleración (Air Bag), Velocidad / Cambio de velocidad, Choques /Vibraciones, Detección prematura de fallos en un equipo en rotación, Detección y medida de manipulaciones,Actividad sísmica.
Sensores de presión y flujo de fluidos
El sensor de flujo es un dispositivo que, instalado en línea con una tubería, permite determinar cuándo está circulando un líquido o un gas.
Estos son del tipo apagado/encendido; determinan cuándo está o no circulando un fluido, pero no miden el caudal. Para medir el caudal se requiere un caudalímetro.
Los mas comunes son:
De pistón:
Es el más común de los sensores de flujo. Este tipo de sensor de flujo se recomienda cuando se requiere detectar caudales entre 0,5 LPM y 20 LPM.
Consiste en un pistón que cambia de posición, empujado por el flujo circulante. El pistón puede regresar a su posición inicial por gravedad o por medio de un resorte.
El pistón contiene en su interior un imán permanente. Cuando el pistón se mueve el imán se acerca y activa un reed switch, que cierra o abre (según sea la configuración) el circuito eléctrico.
El área entre el pistón y la pared del sensor determina su sensibilidad, y por ende a qué caudal se activará el sensor.
De paleta (compuerta):
Este modelo es recomendado para medir grandes caudales, de más de 20 LPM.
Su mecanismo consiste en una paleta que se ubica transversalmente al flujo que se pretende detectar. El flujo empuja la paleta que está unida a un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor de flujo y apaga o enciende un interruptor en el exterior del sensor.Para ajustar la sensibilidad del sensor se recorta el largo de la paleta.
De elevación (tapón):
Este modelo es de uso general. Es muy confiable y se puede ajustar para casi cualquier caudal.
Su mecanismo consiste en un tapón que corta el flujo. Del centro del tapón surge un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor. Ese eje empuja un interruptor ubicado en el exterior del sensor.
Para ajustar la sensibilidad del sensor se perforan orificios en el tapón
Sensores de temperatura
La temperatura tiene una importancia fundamental en numerosos procesos industriales. Por ello, es imprescindible disponer de una medición precisa.
Las temperaturas inexactas pueden tener graves consecuencias, como la reducción de la vida útil del equipo si sufre un sobrecalentamiento de unos grados. Para ayudarle a marcar la diferencia, la gama Danfoss incluye transmisores y sensores de temperatura.
Características:
Alto grado de protección contra la humedad;
Medición de temperaturas entre – 50 ºC y 800 ºC;
Punta de medición fija o intercambiable;
Elemento de resistencia Pt 100 / Pt 1000, NTC / PTC y termopares;
Disponible con transmisor incorporado;
Disponible con homologaciones marinas.
Sensores de luz
Un sensor fotoeléctrico 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 “ve” la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado 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.
Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación y formateo de la señal de salida.
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. Existen tres tipos de sensores fotoeléctricos, los sensores por barrera de luz, reflexión sobre espejo o reflexión sobre objetos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario