Sensores

Prévia do material em texto

Sensores 
 
 
Fuente: ZENSO (s.f.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla de contenido 
 
1. Sensores .................................................................................................................... 3 
Sensores y características .......................................................................................... 3 
Analogía con órganos de los sentidos ........................................................................ 4 
 
2. Clasificación de los sensores .................................................................................. 5 
 
3. Sensores de proximidad o detectores .................................................................... 5 
Sensores de proximidad con contacto ........................................................................ 5 
Sensores de proximidad sin contacto ......................................................................... 6 
 
4. Otros tipos de sensores ........................................................................................... 8 
 
5. Criterios de selección de un sensor ...................................................................... 10 
 
Referencias .................................................................................................................. 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. Sensores 
 
Los sensores son dispositivos capaces de convertir una magnitud física (presión, 
temperatura, caudal) en una señal eléctrica. 
 
A continuación, se muestra el esquema básico de un sensor: 
 
 
Fuente: Gil (s.f.) 
 
Sensores y características 
 
Los sensores son dispositivos con la capacidad de detectar el alcance, la proximidad y 
el contacto de las diversas variables físicas de los objetos como energía, velocidad, 
aceleración, tamaño y cantidad, con el fin de convertir la medición de estas variables en 
una señal eléctrica, ya sea, binaria, analógica o digital. 
 
Entre las características técnicas de un sensor se destacan las siguientes: 
 
 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. 
 
 Linealidad o correlación lineal: es una propiedad importante de los métodos 
utilizados para efectuar mediciones en un intervalo de concentraciones. La 
linealidad generalmente no es cuantificada pero es comprobada mediante 
inspección o utilizando pruebas de significancia de la no-linealidad. 
 
 Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida y la 
variación de la magnitud de entrada. 
 
 Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la 
salida. 
 
 
4 
 
 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. (Equipos y Laboratorio de Colombia s.f.) 
 
Fuente: Equipos y Laboratorio de Colombia (s.f.) 
 
Analogía con órganos de los sentidos 
 
Los cinco sentidos (olfato, gusto, oído, vista y tacto) en los seres humanos, son los 
encargados de tomar decisiones a las respuestas de los estímulos del medio. 
 
Los sentidos transmiten al cerebro qué condiciones pueden afectar el cuerpo, para 
que pueda tener control sobre el comportamiento normal de los órganos y así, el 
sistema humano funcione adecuadamente. 
 
Los sensores son entonces, dispositivos que cumplen una función análoga a los 
cinco sentidos del cuerpo. 
 
 
 
Fuente: Recursos de Educación Primaria (2014) 
 
5 
 
 
2. Clasificación de los sensores 
 
Los sensores pueden clasificarse de varias formas: 
 
Según la forma de codificar la señal: 
 
 Analógicos: 
 
o 0-10 V. 
 
o 4-20 mA. 
 
 Digitales: 
 
o Pulsos (duración proporcional a la magnitud). 
 
o Número codificado en binario. 
 
3. Sensores de proximidad o detectores 
 
Determinan si un objeto se encuentra o no en posición: 
 
 Interruptores mecánicos de posición (microrruptores, finales de carrera, válvulas 
limitadoras). 
 
 Sensores de proximidad sin contactos (capacitivos, inductivos, ópticos). 
 
Sensores de proximidad con contacto 
 
Establecen o interrumpen un contacto eléctrico por medio de una fuerza externa, con 
tiempos de conmutación entre 1 - 10 ms y su vida útil es de 10 millones de ciclos; en 
otras palabras, muestran una señal eléctrica, ante la presencia de un movimiento 
mecánico. 
 
Cuando se usan sensores de proximidad mecánicos para operaciones de conteo, 
deben tenerse en cuenta los posibles rebotes de los contactos. 
 
6 
 
 
Fuente: AutomationDirect (s.f.) 
 
Sensores de proximidad sin contacto 
 
Reaccionan ante los campos magnéticos de imanes permanentes y de electroimanes. 
 
 Sensores inductivos 
 
Incorporan una bobina electromagnética, la cual se usa para detectar la presencia 
de un objeto metálico. 
 
El sensor inductivo se basa en la tensión generada en la bobina, cuando se la 
somete a una variación de un campo magnético. Al estar la bobina arrollada en el 
imán, queda bajo un campo magnético fijo y para variarlo se acerca al imán una 
pieza de material ferromagnético. Las líneas de fuerza del imán son desviadas por 
el material ferromagnético y el campo magnético varía, esta variación crea una 
tensión alterna en la bobina. Mientras la pieza ferromagnética se acerca al sensor, 
la tensión disminuye y cuando la pieza se aleja, la tensión aumenta. (FEDOR 
BANCOFF, 2015) 
 
 
 
Fuente: FEDOR BANCOFF (2015) 
 
7 
 
 
Ejemplo de aplicaciones para Sensores inductivos: 
 
 
Fuente: Canto (s.f.) 
 
 Sensores capacitivos 
 
El sensor capacitivo es un interruptor electrónico que trabaja sin contacto. Estos 
sensores aprovechan el efecto que tienen los materiales como el papel, vidrio, 
plástico, aceite, agua, así como de los metales, de aumentar la capacidad del 
sensor cuando se encuentran dentro del campo eléctrico generado. 
 
La superficie de sensado del sensor capacitivo, está formado por dos electrodos 
concéntricos de metal de un capacitor. Cuando un objeto se aproxima a la 
superficie de sensado y este entra al campo electroestático de los electrodos, 
cambia la capacitancia en un circuito oscilador. Esto hace que el oscilador empiece 
a oscilar. El circuito disparador lee la amplitud del oscilador y cuando alcanza un 
nivel específico, la etapa de salida del sensor cambia. Conforme el objeto se aleja 
del sensor la amplitud del oscilador decrece, conmutando al sensor a su estado 
original. (Ingeniería mecafenix, s.f.) 
 
 
Fuente: Ingeniería mecafenix (s.f.) 
 
8 
 
 
4. Otros tipos de sensores 
 
Sensor de movimiento 
 
 
 
 
 
Es un dispositivo electrónico 
equipado de movimiento físico, que 
se encarga de generar una señal de 
alarma o poner el sistema en estado 
de alerta cuando algo se mueve. 
Sensor óptico de barrera 
 
 
 
 
 
 
 
Detectan la presencia de un objeto 
por medio de una fuente de luz o 
fotoemisor, como puede ser un 
diodo LED de luz visible o de luz 
infrarroja. 
 
Sensor de temperatura 
 
 
 
 
 
Se utiliza para medir amplios 
márgenes de temperatura dentro de 
un líquido, de un sólido y de gases. 
 
 
9 
 
Sensor de nivel sólidos 
 
 
 
Sensor nivel líquidos 
 
 
 
Sirve para medir el nivel de líquidos 
y sólidos depositados en un 
contenedor o recipiente. 
Sensor de humedad 
 
 
 
 
 
Mide la presión parcial del vapor de 
agua en el gas de que se trate y la 
presión de saturación del vapor, a 
una temperatura dada y es 
expresada como un porcentaje 
Sensores de aceleración 
 
 
 
 
 
Es un dispositivo que mide la 
aceleración y las fuerzas inducidas 
por la gravedad. Esto quiere decir 
que permite detectar el movimientoy el giro del objeto en el cual se 
encuentre este sensor. 
 
http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml
 
10 
 
Sensores de velocidad 
 
 
 
Los sensores de velocidad de 
rotación y de velocidad lineal, miden 
el ángulo descrito o el espacio 
recorrido por unidad de tiempo. La 
aplicación más común de estos 
sensores es en el campo 
automotriz. 
Sensores ultrasonicos 
 
 
 
El funcionamiento de estos 
sensores es bastante simple. Su 
elemento principal es un 
transductor electro acústico. Este 
elemento, en primer lugar, emite 
unas ondas ultrasónicas, a 
continuación pasa a modo de 
espera, en el que, durante un cierto 
tiempo, espera la vuelta de las 
ondas reflejadas en algún objeto. 
Si las ondas llegan, quiere decir 
que hay algún objeto en las 
proximidades. 
 
Fuente: Espitia (2013) 
 
5. Criterios de selección de un sensor 
 
  Margen de medida. 
  Resolución. 
  Exactitud deseada. 
Magnitud a medir 
  Estabilidad. 
  Ancho de banda. 
  Tiempo de respuesta. 
  Magnitudes interferentes. 
  Tensión. 
  Corriente. 
Características de 
alimentación 
  Potencia disponible. 
  Estabilidad. 
  Frecuencia. 
  Sensibilidad. 
  Tipo: tensión, corriente, frecuencia. 
Características de salida 
  Impedancia. 
 
 Forma de señal: unipolar, flotante, 
diferencial. 
  Destino: presentación analógica, 
 
11 
 
conversión digital. 
  Sensibilidad. 
  Tipo: tensión, corriente, frecuencia. 
Características ambientales 
  Impedancia. 
 
 Forma de señal: unipolar, flotante, 
diferencial. 
 
 Destino: presentación analógica, 
conversión digital. 
  Peso. 
  Dimensiones. 
  Vida media. 
  Costo de adquisición. 
Otros factores 
  Disponibilidad. 
  Tiempo de instalación. 
  Situación en caso de fallo. 
  Costo de mantenimiento. 
 
 
Fuente: Espitia (2013) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
Referencias 
 
AutomationDirect. (s.f.). Compact Limit Switches. Recuperado de 
https://www.automationdirect.com/adc/Home/Home 
 
Canto. (s.f.). Sensores inductivos. Recuperado de 
http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/PRESENTACIONES_PLC_PDF_S/
24_SENSORES_INDUCTIVOS.PDF 
 
Departamento de Ingeniería de sistemas y Automática. (s.f.). Sensores. Recuperado de 
http://www.isa.eii.uva.es/ 
 
Equipos y Laboratorio de Colombia. (s.f.). Sensores. Recuperado de 
https://www.equiposylaboratorio.com/wenv/file_image.php?id=3905&w=0&h=0&j
pg=0&download= 
 
Espitia, M. (2013). Sensores. Recuperado de 
https://es.slideshare.net/miguelespitiacastano/sensores-26216283 
 
FEDOR BANCOFF. (2015). Sensor inductivo. Recuperado de 
https://fbancoff.wordpress.com/2015/05/27/sensor-inductivo/ 
 
Gil, A. (s.f.). Sensores y actuadores. Recuperado de 
http://isa.umh.es/asignaturas/asc/temasautomatas/Tema6.pdf 
 
Ingeniería mecafenix. (s.f.). Sensor de proximidad capacitivo. Recuperado de 
http://www.ingmecafenix.com/automatizacion/sensor-proximidad-capacitivo/ 
 
Recursos de Educación Primaria. (2014). Palabras clave del tema 5. La función de 
relación. Recuperado de 
https://escuelaolimpica.wordpress.com/2014/11/26/palabras-clave-del-tema-5-la-
funcion-de-relacion/ 
 
Torres, F. & Fernández, C. (s.f.). Clase 2. Sensores y Detectores. Universidad de 
Alicante: Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal. 
Grupo de Automática, Robótica y Visión Artificial. 
 
ZENSO. (s.f.). Sensor Inductivo 30X10mm 6-36vdc con cable PNP NO+NC Raso ZI30-
3010PC. Recuperado de http://zensotec.com/sensor-inductivo-sensores-de-
proximidad-30X10mm-6-36vdc-con-cable-pnp-no-nc-zi303010pc 
https://www.automationdirect.com/adc/Home/Home
http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/PRESENTACIONES_PLC_PDF_S/24_SENSORES_INDUCTIVOS.PDF
http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/PRESENTACIONES_PLC_PDF_S/24_SENSORES_INDUCTIVOS.PDF
http://www.isa.eii.uva.es/
https://www.equiposylaboratorio.com/wenv/file_image.php?id=3905&w=0&h=0&jpg=0&download
https://www.equiposylaboratorio.com/wenv/file_image.php?id=3905&w=0&h=0&jpg=0&download
https://es.slideshare.net/miguelespitiacastano/sensores-26216283
https://fbancoff.wordpress.com/2015/05/27/sensor-inductivo/
http://isa.umh.es/asignaturas/asc/temasautomatas/Tema6.pdf
http://www.ingmecafenix.com/automatizacion/sensor-proximidad-capacitivo/
https://escuelaolimpica.wordpress.com/2014/11/26/palabras-clave-del-tema-5-la-funcion-de-relacion/
https://escuelaolimpica.wordpress.com/2014/11/26/palabras-clave-del-tema-5-la-funcion-de-relacion/