Consideremos un sistema de medición. Está compuesto por un dispositivo de entrada que detecta el entorno o los alrededores para generar una salida y, un bloque de procesamiento de señales que procesa la señal del dispositivo de entrada y un dispositivo de salida que presenta la señal al hombre o al operador de la máquina de una forma más legible y utilizable.
La etapa inicial es el dispositivo de entrada, que es principalmente lo que vamos a discutir en este capítulo.
Sensor
Un sensor es un dispositivo que responde a cualquier cambio en los fenómenos físicos o en las variables ambientales como el calor, la presión, la humedad, el movimiento, etc. Este cambio afecta a las propiedades físicas, químicas o electromagnéticas de los sensores, que se procesan posteriormente para obtener una forma más utilizable y legible. El sensor es el corazón de un sistema de medición. Es el primer elemento que entra en contacto con las variables ambientales para generar una salida.
La señal producida por el sensor es equivalente a la cantidad a medir. Los sensores se utilizan para medir una característica particular de cualquier objeto o dispositivo. Por ejemplo, un termoparun termopar detectará la energía calórica (temperatura) en una de sus uniones y producirá una salida equivalente voltaje que puede ser medido por un voltaje leído por el voltímetro.
Todos Sensores necesitan ser calibrados con respecto a algún valor de referencia o estándar para una medición precisa. A continuación se muestra la figura de un termopar.
Tenga en cuenta que un transductor y un sensor no son lo mismo. En el ejemplo anterior del termopar. El termopar actúa como un transductor pero los circuitos o componentes adicionales necesarios como el voltímetro, una pantalla, etc. juntos de un sensor de temperatura. Por lo tanto, el transductor sólo convertirá la energía de una forma a otra y todo el trabajo restante lo realizan los circuitos adicionales conectados. Todo este dispositivo forma un sensor. Sensores y los transductores están estrechamente relacionados entre sí.
Características de los sensores
Un buen sensor debe tener las siguientes características
- Alta sensibilidad: La sensibilidad indica cuánto cambia la salida del dispositivo con el cambio de unidad en la entrada (cantidad a medir). Por ejemplo, el voltaje de un sensor de temperatura cambia en 1mV por cada 1oC de cambio de temperatura que la sensibilidad del sensor se dice que es de 1mV/oC.
- La linealidad: La salida debe cambiar linealmente con la entrada.
- Alta resolución: La resolución es el cambio más pequeño en la entrada que el dispositivo puede detectar.
- Menos ruido y molestias.
- Menos consumo de energía.
Tipos de Sensores
Los sensores se clasifican según la naturaleza de la cantidad que miden. A continuación se presentan los tipos de sensores con pocos ejemplos.
Clasificación de los sensores
Basándose en la cantidad que se mide
- La temperatura:Detector de temperatura de resistencia (RTD), Termistor, Termopar…
- La presión: Tubo de Bourdon, manómetro, diafragmas, manómetro
- Fuerza/torsión:Medidor de tensión…la célula de carga…
- Velocidad/posición: Tacómetro, codificador, LVDT
- Luz:Foto-diodo, Resistencia dependiente de la luz
Y así sucesivamente.
(2) Sensores activos y pasivos: En base a los requerimientos de energía, los sensores pueden clasificarse como activos y pasivos. Los sensores activos son aquellos que no requieren una fuente de energía externa para su funcionamiento. Generan energía dentro de sí mismos para funcionar y por lo tanto se llaman de tipo autogenerado. La energía para el funcionamiento se deriva de la cantidad que se mide. Por ejemplo piezoeléctrico de cristal generan una salida eléctrica (carga) cuando se someten a una aceleración.
Los sensores pasivos requieren una fuente de energía externa para su funcionamiento. La mayoría de los sensores resistivos, inductivos y capacitivos son pasivos (al igual que resistencias, inductores y condensadores se llaman dispositivos pasivos).
(3) Sensor analógico y digital: Un sensor analógico convierte la cantidad física que se mide en forma analógica (continua en el tiempo). Termopar, RTD, Medidor de tensión se llaman sensores analógicos. Un sensor digital produce una salida en forma de pulso. Los codificadores son un ejemplo de sensores digitales.
(4) Sensores inversos: Hay algunos sensores que son capaces de detectar una cantidad física para convertirla en otra forma y también detectar la forma de la señal de salida para recuperar la cantidad en su forma original. Por ejemplo, un cristal piezoeléctrico, cuando se somete a una vibración, genera voltaje. Al mismo tiempo, cuando un cristal piezoeléctrico se somete a un voltaje variable, comienza a vibrar. Esta propiedad los hace aptos para ser usados en micrófonos y altavoces.
