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Que son los sensores, que tipos existen y como funcionan
Que son los sensores, que tipos existen y como funcionan
Los sensores son dispositivos electrónicos que se utilizan para poder detectar las diferentes magnitudes físicas que se encuentran en cualquier parte del mundo. Gracias a esto podemos utilizarlos para mejorar nuestras vidas, hacer sistemas complejos que puedan funcionar de manera automática, como alarmas ante cambios drásticos en la variables del ambiente, etc.
Debido a que los sensores muy útiles en nuestra vida cotidiana, existe una gran cantidad de tipos y cada uno cuenta con diferentes características. Es por eso que en este articulo te explicaremos de la manera mas sencilla posible todo acerca de los sensores.
Diferencia entre sensor y transductor
¿Qué son los sensores?
¿Qué son los sensores?
Los sensores son dispositivos capaces de medir magnitudes físicas o químicas y transformarlas en magnitudes eléctricas. Es decir que, un sensor puede leer variables como; temperatura, distancia, fuerza, presión, humedad, etc. Una vez que se tiene la lectura de estas variables, se procede a convertirlas en señales eléctricas que nos ayudan a un sin fin de tareas en nuestro día a día.
Los sensores pueden detectar magnitudes físicas
Por ejemplo, si queremos detectar a una persona cuando entra a una habitación, solo basta con colocar un sensor que nos ayude a saber el momento exacto en que cruza la puerta. Para que así se de un aviso y a través de un circuito eléctrico podamos hacer diferentes aplicaciones como prender una luz, una alarma, bloquear las puertas, etc.
¿Cuál es la diferencia entre un sensor y un transductor?
¿Cuál es la diferencia entre un sensor y un transductor?
En algunas ocasiones se puede llegar a la confusión entre los términos de sensor y transductor, pero en realidad la diferencia es bastante clara. Ya que, un sensor se encarga de detectar cualquier cambio que pueda tener una variable física, como por ejemplo la luz, el sonido, la temperatura y una vez que detecta algún cambio manda la información de alguna forma, ya sea en cambios eléctricos o de resistencia. Mientras que, los transductores son dispositivos mas complejos que pueden transformar una magnitud en otra totalmente diferente, pero que puede ser utilizada.
Por ejemplo: Una fotorresistencia detecta los cambios de luz y solo manda la información en cambios de resistencia. Mientras que una celda solar capta la luz y la transforma en energía eléctrica que puede ser utilizada.
Ilustración sobre un sensor y un transductor
Principales características sobre los sensores
Principales características sobre los sensores
Debido a que los sensores son componentes importantes dentro de los sistemas electrónicos, existen diferentes características que debemos de tener en cuenta antes de seleccionar alguno. Estas características se pueden clasificar en dos tipos diferentes las:
Características estáticas
Características estáticas
Las características estáticas de un sensor nos dicen como actúa un sensor cuando las variables tienen cambios en largos periodos de tiempo o en cambios rápidos pero con variaciones demasiado pequeñas. Dentro de las características principales que encontramos son:
Rango de funcionamiento
El rango de funcionamiento de un sensor nos dice los valores máximos y mínimos en los cuales se pude detectar algún cambio. Ya sea de distancia, temperatura, sonido, etc. Por ejemplo un sensor óptico de presencia puede tener un rango de medición desde los 2cm hasta los 30cm fuera de este rango no es capaz de detectar algún objeto.
Resolución
La resolución es el cambio mínimo que se puede detectar. Por ejemplo, si tenemos un sensor con de distancia que tiene una resolución de 0.1cm, quiere decir que el cambio mas pequeño que podrá detectar será de esa misma distancia. Es decir que, si un objeto esta a 4cm de distancia y se mueve 0.05cm el sensor no será capaz de detectar que hubo un movimiento.
Sensibilidad
La sensibilidad es el cambio mas pequeño que puede hacer un sensor en su salida. A diferencia de la resolución, la sensibilidad se basa en los cambios que se hacen en la salida del sensor, es decir yo puedo tener un termómetro que tenga una resolución de 0.1 pero a mi me interesa saber la temperatura en números enteros, entonces tengo que configurar la sensibilidad del sensor para que solo me muestre cambios de 27º a 28º, en vez de 27º a 27.1º
Linealidad
Es la capacidad del sensor para ajustarse a la salida ideal cuando se mide varias veces, ya que podremos medir la misma magnitud 10 veces y el sensor puede mostrarnos, o la misma salida o una salida con una ligera variación en cada caso.
Offset o desviación de cero
Es la desviación que tiene la salida real con respecto a la teórica, puede ser positiva o negativa, por ejemplo un sensor en estado inicial me tiene que dar una salida de 0, pero al verificar esta salida me da 2, entonces cuando yo realice una medición en la que la salida me debe de dar 8 con esta desviación me daría 10. Para arreglar este tipo de desviación se agrega un punto offset que hace que el sistema se ajuste a la nueva señal de salida, es decir que si el sistema nos mostraba un 2 ahora ese 2 lo tomara como un 0.
Histéresis
Es la variación que tiene una lectura de la misma entrada, pero dependiendo desde que punto se haga la lectura, es decir los sensores nos pueden dar dos valores diferentes en la misma medición, pero todo depende de la dirección tenga la medición, es decir si va de forma ascendente o de forma descendente
Repetibilidad
Indica la variación máxima que puede tener un sensor al hacer la misma medición con las mismas condiciones, es decir la misma temperatura ambiente, mismo sensor, mismo voltaje, etc.
Precisión y exactitud
La precisión es la capacidad que tiene un sensor para dar lecturas muy cercanas a otras mediciones, y la exactitud es la diferencia que existe entre la salida real y valor teórico.
Características dinámicas
Características dinámicas
Estas características surgen cuando una medición se modifica bruscamente de un valor a otro.
Velocidad de respuesta: La velocidad de respuesta es la capacidad en la cual la señal de salida responde ante los cambios bruscos de la entrada.
Respuesta frecuencial: Capacidad de los sensores para responder ante las variaciones de frecuencia de la señal de entrada.
Estabilidad: Indica la desviación de la salida del sensor con respecto a los valores reales contra los teóricos.
Ruido: Son las perturbaciones aleatorias que tienen los sensores a la hora de hacer las mediciones.
Clasificación de los sensores
Clasificación de los sensores
Debido a que existe una gran variedad de sensores, también existen diferentes formas de clasificarlos y cada persona tendrá una manera diferente. Es por eso que en este articulo trataremos de hacer clasificaciones de forma que puedan englobar a todos los sensores dentro de ellas. Algunas de las categorías que trataremos son:
Según la forma de detección
Por su funcionamiento
La magnitud que pueden detectar
Tipos de sensores según su detección
Tipos de sensores según su detección
Dentro de los tipos de detección de un sensor podemos encontrar dos formas diferentes. La detección pasiva que mide la variable sin interferir de ninguna forma en el proceso. Por ejemplo, una LDR detecta los cambios de luz y no interfiere, mientras que la detección activa necesita generar una señal para después poder leer como se comporta. Por ejemplo un sensor óptico genera una señal de luz y si esta regresa quiere decir que reboto en algún objeto, pero si no regresa el sensor lo toma como que no hay un objeto en el rango de funcionamiento.
Diferencia entre un sensor pasivo y uno activo
Tipos de sensores según su funcionamiento
Tipos de sensores según su funcionamiento
Dentro de los sensores existen diferentes tipos que utilizan los mismos principios de funcionamiento, pero se le agregan variaciones para poder ser utilizados en diferentes aplicaciones. En esta categoría hablaremos de los principales tipos de funcionamiento de los sensores:
Resistivos: Cambian la resistencia en consecuencia de la magnitud que se esta midiendo, por ejemplo los de temperatura y luz.
Capacitivos: Utilizan cambios en la capacitancia (capacidad de almacenar energía eléctrica) para detectar las variables, algunos ejemplos son los sensores de humedad , de nivel, de proximidad, etc.
Inductivos: Utiliza cambios en la inductancia para medir las variables. Dentro de este tipo nos encontramos con sensores de posición, velocidad, proximidad, etc.
Ópticos: Utilizan las propiedades de la luz para poder medir alguna magnitud, por ejemplo los sensores de presencia, proximidad, de nivel.
Piezoeléctricos: Generan una señal eléctrica en respuesta a las presiones o vibraciones que tiene este tipo de sensores. Algunos de los ejemplos mas comunes son: sensores de fuerza, de velocidad y de deformación.
Magnéticos: Detectan las variaciones de los campos magnéticos generados por imanes o la electricidad. Por ejemplo, sensores de efecto hall, magnéticos, proximidad, etc.
Ultrasonido: Generan un sonido imperceptible para el ser humano y cuando este choca en algún objeto rebota y regresa a su origen para que el sensor pueda leerlo y generar la información según el tipo de sensor que se utilice. Dentro de los mas comunes nos encontramos con los de distancia, velocidad y nivel.
Tipos de sensores por su magnitud
Tipos de sensores por su magnitud
La forma mas completa que encontramos para englobar a todos los tipos de sensores dentro de una sola categoría es acomodándolos por el tipo de magnitud que detectan. Gracias a que las magnitudes no son tantas como los tipos de sensores, podemos colocar una gran lista que nos ayude a saber que tipos existen.
Temperatura
Temperatura
Luz
Luz
Nivel
Nivel
Burbuja
Conductividad
Presión diferencial
Presión hidrostática
Sonda
Presión
Presión
Capacitivo
Electromagnético
Diafragma
Presencia
Presencia
Capacitivos
Magnético
Por calor
Proximidad
Proximidad
Infrarrojo
Aceleración
Aceleración
Fuerza y par (deformación)
Magneto Eléctrico
Masa suspendida
Piezoresistivo
Piezoeléctrico
Triaxiales
Caudal y flujo
Caudal y flujo
Anemómetro
Calorímetro
Coriolis
Dispersión térmica
Magnético
Turbina
Ultrasónico
Posición angular o lineal
Posición angular o lineal
Velocidad lineal y angular
Velocidad lineal y angular
Desplazamiento y deformación
Desplazamiento y deformación
Acústico
Acústico
Hidrófono
Geófono
Posición y Contacto
Posición y Contacto
Matriz de contactos
Final de carrera
Químicos
Químicos
ISFET
Como conclusión podemos notar que el mundo de los sensores es bastante amplio, ya que prácticamente existe un tipo de sensor para cada magnitud y variable que existe en el mundo. Cabe destacar que para una sola magnitud existen diferentes tipos de detectores que funcionan de manera totalmente diferente o en el caso contrario, existen varios principios de funcionamiento que se utilizan para diferentes magnitudes. Por ejemplo, el efecto capacitivo se utiliza para sensores de proximidad, nivel, presencia, etc. Finalmente, Estos dispositivos también tienen muchas características diferentes que debemos de tomar en cuenta antes de seleccionar alguno. Por mencionar algunas características tenemos el rango, la sensibilidad, velocidad de respuesta, entre otros.
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