Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Instrumentación de sistemas mecatrónicos
Otoño 2024
Integrantes de equipo:
Angel Gabriel Hernández RodríguezMontserrat Romulo TamarizJesús Saúl Torres MoralesDiego Ramírez AmayaJesús Lozano TenorioOscar Rodríguez GarcíaArmando Alexei Carro FloresProfesor:Enrique Rafael García SánchezHorario de clase:Lunes y Miércoles 9:00 a 11:00 hrsFecha de entrega:11/11/2024Los sensores y transductores eléctricos son dispositivos fundamentales que conectan el mundo físico con el electrónico. Estos dispositivos miden variables físicas como temperatura, presión y humedad, convirtiéndolas en señales eléctricas. Su precisión y versatilidad los han convertido en componentes esenciales de los sistemas electrónicos modernos, permitiendo un control y monitoreo efectivo en diversas aplicaciones industriales y cotidianas. En este articulo mencionaremos algunos de estos sensores y sus características mas importantes.
Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Este proceso de conversión es fundamental en sistemas de medición y control porque permite que las magnitudes físicas (como temperatura, presión, luz o movimiento) se transformen en una forma que los sistemas electrónicos puedan procesar. Los transductores son amplios en su variedad, y su función depende de la energía de entrada y la energía de salida que manejan.
Un sensor es un tipo especializado de transductor diseñado para detectar y medir una magnitud física y luego convertirla en una señal legible o interpretable. Los sensores capturan una característica específica del entorno, como temperatura, presión, humedad o luz, y la convierten en una señal que se puede procesar en sistemas electrónicos.
El rango de un sensor o transductor es el intervalo de valores de la magnitud física que puede medir manera precisa y confiable. Es importante porque define los límites dentro de los cuales el dispositivo puede operar correctamente.
Ejemplo: Un sensor de temperatura puede tener un rango de -50 °C a 150 °C. Esto significa que puede medir temperaturas dentro de este intervalo; fuera de este rango, las mediciones no serán confiables o pueden incluso dañar el dispositivo.
La sensibilidad de un sensor o transductor es la relación entre la variación en la señal de salida y la variación en la magnitud física medida. En otras palabras, la sensibilidad indica cuán receptivo es el sensor a cambios pequeños en la magnitud que mide.
Expresado como: La sensibilidad se expresa en unidades de salida por unidad de entrada. Por ejemplo, en un sensor de presión, la sensibilidad puede ser de 0.1 V por cada psi de presión.
Ejemplo: Un sensor de temperatura con sensibilidad de 10 mV/°C genera una variación de 10 mV en la salida por cada grado Celsius de cambio en la temperatura medida.
El error es la diferencia entre el valor medido por el sensor y el valor real de la magnitud física. Es un parámetro crítico para evaluar la precisión y confiabilidad del dispositivo.
Tipos de error:
Error estático: La diferencia entre el valor medido y el valor real cuando la magnitud es constante.
Error dinámico: La diferencia cuando la magnitud varía con el tiempo.
Error sistemático: Error que se repite constantemente y que puede deberse a descalibración o a características inherentes del dispositivo.
Error aleatorio: Error que varía de manera impredecible debido a factores ambientales o de ruido.
Expresado como: El error se expresa generalmente en términos absolutos (ej., ±1 °C) o relativos (ej., ±0.5% del valor de lectura).
Ejemplo: Un sensor de temperatura mide la temperatura en un laboratorio controlado, donde la temperatura real es de 25 °C. Si el sensor da una lectura de 26 °C, el error es de +1 °C (diferencia entre el valor medido y el valor real). Esto implica que el sensor tiene una desviación de 1 °C respecto al valor correcto.
El tipo de alimentación hace referencia a la fuente de energía que requiere un sensor o transductor para operar. La alimentación es esencial, especialmente en dispositivos electrónicos activos, ya que algunos sensores necesitan una fuente de alimentación externa para funcionar, mientras que otros no.
Tipos:
Alimentación de CC (corriente continua): Necesita una fuente de alimentación de voltaje constante, como 5V o 12V CC. Ejemplo: sensores de presión que usan alimentación de 12V CC.
Alimentación de CA (corriente alterna): Necesita una fuente de alimentación de voltaje alterno, menos común en sensores de bajo consumo.
Autoalimentados: Algunos sensores, como los termopares, no necesitan alimentación externa, ya que generan una señal proporcional a la temperatura de forma natural.
Ejemplo: Un sensor de humedad que funciona con una fuente de alimentación de 3.3V CC para que pueda enviar una señal de salida al sistema de control.
La señal de salida es el tipo de señal generada por el sensor o transductor en respuesta a la magnitud física medida. Esta señal se envía al sistema de control o medición y puede tener diferentes formas según el tipo de sensor y su aplicación.
Tipos de señal de salida:
Señal analógica: Es una señal continua que varía en función de la magnitud medida. Ejemplo: Un sensor de temperatura que produce una señal de salida de 0 a 5V en función de la temperatura.
Señal digital: La salida se entrega en un formato de datos discretos, como una secuencia de bits. Ejemplo: Un sensor de temperatura digital que transmite datos binarios a través de protocolos como I2C o SPI.
Señal de frecuencia o pulsos: La salida es una frecuencia o una serie de pulsos que varía en función de la magnitud medida. Ejemplo: Un sensor de flujo de agua que emite un pulso por cada unidad de volumen de agua que pasa.
Ejemplo: Un sensor de proximidad que genera una señal de salida digital (0 o 1) en función de si un objeto está presente o no en un rango determinado.
Tipos de sensores