En otras entradas de blog, te hemos presentado diversas soluciones de retroalimentación para sistemas de lazo cerrado. También, te hemos hablado acerca de los encoders de Posital Fraba y te hemos comentado el principio básico de los sensores de efecto Hall, así como de los de efecto Wiegand. Sin embargo, conviene tener un momento para detenernos y observar, ¿qué es un sensor? El propósito es recordar que existen variedad de estos y que, de acuerdo con su finalidad, es que se debe seleccionar una u otra opción.
URANY cuenta con variedad de dispositivos de automatización, pero también te ofrece las herramientas para monitorear tus aplicaciones y garantizar el correcto funcionamiento de estas, funcionamiento caracterizado por la precisión. Pues bien, en principio un sensor:
Es un dispositivo que mide o detecta una condición del mundo real, como el movimiento, el calor o la luz, convirtiéndola en una representación analógica o digital.
Diccionario de electrónica, Editorial Grupo Universitario.
Ahora bien, Rudolf F. Graf recoge en el Diccionario Moderno de Electrónica una definición en la que precisa el sensor como un componente que reacciona ante un cambio, o bien, detecta dicho cambio al mismo tiempo que responde a alguna salida en el otro sistema. De esta forma, los sensores son elementos transductores que pueden generar una salida eléctrica proporcional a alguna cantidad que varía en el tiempo, por ejemplo, temperatura o presión. En otras palabras, los sensores transforman una magnitud física o química, así como energía mecánica, en una señal, usualmente, eléctrica con el fin de que sea procesada, almacenada o transmitida de manera fácil.
Un sensor convierte un fenómeno físico en un voltaje analógico medible (o, a veces, una señal digital) convertido en una pantalla legible para humanos o transmitida para lectura o procesamiento adicional
Grant Maloy Smith
Con base en lo anterior, el nombre transductor, en el caso de los sensores, se debe a que estos reciben una señal y la convierten en otra para que sea entendible y empleada como parte de algún proceso de retroalimentación y monitoreo. En este punto, además, es posible tomar en cuenta las partes básicas de un sensor:
● Señal de entrada
● Sensor o transductor
● Señal de salida modificada
● Dispositivo con software que permita leer la señal de salida
Según la forma en la que los valores recogidos por el transductor pueden ser leídos por los humanos, los sensores son de indicación directa (los valores se aprecian a primera vista), o bien, requieren un indicador (computadora, display, convertidor analógico a digital, etcétera).
Algunos ejemplos de sensores
Grant Maloy Smith nos recuerda que los sensores son bastante comunes, incluso, fuera de las aplicaciones especializadas de la industria.
Termómetros: dispositivos que reaccionan de forma constante y lineal a los cambios de temperatura. Con la presencia del COVID-19 se han vuelto completamente parte de nuestra vida diaria, encontramos en cualquier lugar los que son de tipo eléctricos, pero bien sabemos que el termómetro de mercurio coloreado en un tubo cerrado es la forma más antigua de medir la temperatura.
Micrófonos: estos aparatos que sirven para amenizar las fiestas con momentos de karaoke, realmente, están tomando ondas sonoras del ambiente para convertirlas en una señal eléctrica amplificada y que puede transmitirse, grabarse y, así, reproducirse.
Clasificación de los sensores
Ahora bien, la magnitud física o química que convierten los sensores puede ser de diferentes tipos; dicho de otra manera, los estímulos que recibe un sensor pueden provenir de diferentes energías o fuerzas:
A su vez, los sensores pueden ser analógicos o digitales, según los datos de los estímulos emitidos en la señal de salida. Asimismo, la salida eléctrica del sensor puede ser voltaje, corriente o resistencia, por mencionar los más comunes. Finalmente, en cuanto a la clasificación de los sensores, estos se pueden distinguir con base en el tipo de información que reciben. En este blog te presentaremos solamente algunos tipos de sensores.
Sensor de temperatura
Estos son uno de los tipos de sensores más comunes y útiles, pues casi todos los procesos físicos se ven afectador por la temperatura. Dentro de esta clasificación, es posible mencionar los termistores y los termopares.
Los termistores son resistores cuyo comportamiento no es lineal, sino exponencial; como tal, ayudan a detectar cuando un dispositivo excede la temperatura máxima permitida, de manera que, funcionan como indicadores de temperatura crítica. Estos resistores son semiconductores de estado sólido cuya resistencia depende, pues, de la temperatura:
A mayor temperatura, menor resistencia (capacidad para obstaculizar la corriente eléctrica) y, por lo tanto, mayor corriente eléctrica dejará pasar.
Por su parte, el termopar emplea diversos tipos de metales y su principio se basa en la unión térmica de dos metales diferentes que se encuentran, también, a temperaturas diferentes. Estos metales disímiles, al unirse, arrojan un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura a la que se encuentra cada metal en sus extremos libres. Estos transductores comprenden un circuito cerrado hecho necesariamente con dos metales diferentes y a distintas temperaturas, aunque de valor constante.
Sensores de proximidad
Su finalidad es determinar la presencia de un objeto en un intervalo de distancia especificado, por lo que, es común emplear estos sensores en los ajustes de posición para robots y en aplicaciones de control de calidad. Los sensores de proximidad pueden ser inductivos o magnéticos.
Los primeros pueden llevar a cabo su función de detección sin contactos y sin circuitos de estado sólido; por lo tanto, no existe energía mecánica que provoque un cambio de estado en el sensor, pues el cambio de estado de dicho sensor solamente depende de la energía eléctrica. Además, los sensores inductivos se limitan a detectar únicamente objetos metálicos. Asimismo, los sensores inductivos de proximidad detectan las pérdidas de corriente derivadas de un campo magnético al que se le introdujeron objetos de detección férricos y no férricos.
Por su parte, el sensor de proximidad magnéticos están basados en el efecto Hall y son dispositivos de estado sólido sin partes móviles; como tal, estos sensores detectan la variación en el campo magnético como una forma de responder a la variación de alguna magnitud física. Contrario a los sensores inductivos, los campos magnéticos que alcanzan a detectar estos sensores pueden pasar por diversos tipos de materiales no magnéticos. Así, los sensores de posición magnéticos pueden detectar objetos a través de paredes protectoras del teflón o, incluso, de contenedores de plástico.
Sensores de inclinación y posición
Posital Fraba es una empresa alemana que cuenta con un sólido liderazgo en el desarrollo de sensores para sistemas de control de movimiento que exigen información precisa y en tiempo real; por lo tanto, nadie mejor que ellos para explicarnos qué es un sensor de inclinación o inclinómetro:
Los inclinómetros, también llamados sensores de inclinación están diseñados para medir el ángulo de un objeto respecto a la fuerza de gravedad. Estos medidores de nivel determinan el ángulo de giro o inclinación y presentan estos valores vía la conexión eléctrica apropiada. Los inclinómetros son fáciles de integrar en una aplicación, ya que no requieren enlaces mecánicos, aparte de la propia instalación, una ventaja importante para los ingenieros de diseño.
Posital Fraba
Los inclinómetros pueden ser estáticos o dinámicos; los primeros están equipados solamente con un acelerómetro, mientras que, los segundos cuentan con un acelerómetro y con un giroscopio, por lo que, emplean un algoritmo inteligente que combina la señal de ambos componentes para eliminar el efecto de las aceleraciones, vibraciones y choques.
Los inclinómetros estáticos pueden mejorar significativamente la seguridad del funcionamiento de las máquinas móviles, control de plataformas o aplicaciones médicas, monitorizando continuamente los ángulos de inclinación.
El inclinómetro dinámico produce una señal de medida limpia y puede usarse con total fiabilidad en equipos móviles tales como maquinaria de construcción, equipos para minas, maquinaria agrícola, grúas […].
A propósito de los sensores de posición, un claro ejemplo son los encoders que pueden ser incrementales o absolutos. Los encoders, como dispositivos de detección que brindan una respuesta o retroalimentación, convierten el movimiento en una señal eléctrica, por lo que, son ampliamente utilizados para determinar posición, velocidad o dirección. En cuanto a la forma en que un encoder registra la posición, este puede ser incremental o absoluto. El primero no indica la posición específica, solamente señala que la posición ha cambiado; mientras que, los encoders absolutos indican que la posición ha cambiado y cuál es esta con respecto a la referencia inicial (en otras palabras, el sensor transmite una posición única para cada posición física del sistema).
● Por ejemplo, una aplicación interesante de los encoders es en la de un observatorio, en donde sirven para indicar a los actuadores cuál es la posición de alguno de los espejos móviles que componen el telescopio.
● Por otro lado, en los Jacks de elevación de coches los encoders son altamente valiosos para retroalimentar con precisión el movimiento con la finalidad de que los Jack se eleven de forma simultánea y segura.
● Los encoders son bastante necesarios en las máquinas llenadoras porque indican la posición adecuada de los contenedores.
Finalmente, tanto los sensores de posición como los de proximidad pueden ser de tipo lineal, pues detectan el desplazamiento de un elemento móvil a lo largo de su recorrido sobre un eje, o bien, sirven para medir la separación entre puntos como parte de las aplicaciones mecánicas. El principio de funcionamiento de estos sensores puede ser sin contacto físico y mediante tecnología magnetostrictiva.
Ahora que ya conoces los principios básicos de los sensores como dispositivos para adquirir información, probablemente te preguntes cuál sería el ideal para las aplicaciones en tu industria. Si es así, no dudes en contactarnos, nuestro equipo de ingenieros expertos están disponibles para apoyarte.
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