SENSORES. Electrónica Industrial

SENSORES

Edwin G. Mena

Mag. Diego Gómez

Universidad del Cauca

Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

Ingeniería en Automática Industrial

Electrónica Industrial

Popayán

2016

Introducción

En un sistema de manufactura flexible, es de vital importancia que los dispositivos que actúan como elementos integradores del mismo, ofrezcan un nivel de seguridad y producción adecuado a las necesidades de la empresa o de la entidad que esté usando estos determinados dispositivos y que permita garantizar el desarrollo completo del proceso en ejecución.

En industrias tales como las alimenticias, refresqueras, manufactureras, comerciales, extractivas, de igual forma en lugares como museos, bancos, entre otros.

En este sentido, resulta favorable la inclusión de algunos sensores, en los manipuladores robot, que hacen parte del Sistema de Manufactura Flexible en un  Centro de Automatización de Procesos  CAP.

Como sabemos un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de materiales, con el objetivo de mandar una señal y permitir que continúe un proceso, o bien detectar un robo en el caso ya dicho de entidades bancarias; dependiendo del caso que éste sea.

Dentro de la selección de un sensor, se deben considerar diferentes factores, tales como: la variable física a detectar, la forma de la carcasa, distancia operativa, datos  eléctricos y conexiones.

De igual forma, existen otros dispositivos llamados transductores, que son elementos que cambian señales, para la mejor medición de variables en un determinado fenómeno.

¿Qué es un sensor?

Definición: vamos a empezar definiendo correctamente lo que es un sensor. Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases:

 - Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física.

- La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal, cuya salida es un voltaje.

 - El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D transforma la señal de tensión continua en una señal discreta.

DESCRIPTORES ESTÁTICOS DE UN SENSOR 

Los descriptores estáticos definen el comportamiento en régimen permanente del sensor así tenemos:

 - Rango: valores máximos y mínimos para las variables de entrada y salida de un sensor

 - Exactitud: la desviación de la lectura de un sistema de medida respecto a una entrada conocida. El mayor error esperado entre las señales medida e ideal.

- Repetitividad: la capacidad de reproducir una lectura con una precisión dada.

- Reproducibilidad: tiene el mismo sentido que la repetitividad excepto que se utiliza cuando se toman medidas distintas bajo condiciones diferentes.

- Resolución: la cantidad de medida más pequeña que se pueda detectar.

- Error: es la diferencia entre el valor medido y el valor real.

- No linealidades: la desviación de la medida de su valor real, supuesto que la respuesta del sensor es lineal. No-linealidades típicas: saturación, zona muerta e histéresis.

- Sensibilidad: es la razón de cambio de la salida frente a cambios en la entrada:  s = ∂V /∂x

- Excitación: es la cantidad de corriente o voltaje requerida para el funcionamiento del sensor.

- Estabilidad: es una medida de la posibilidad de un sensor de mostrar la misma salida en un rango en que la entrada permanece constante.

- Ruido.

DESCRIPTORES DINÁMICOS DE UN SENSOR 

                     [pic 1]

- Tiempo de retardo: td, es el tiempo que tarda la salida del sensor en alcanzar el 50% de su valor final.

- Tiempo de subida: tr, es el tiempo que tarda la salida del sensor hasta alcanzar su valor final. => velocidad del sensor, es decir, lo rápido que responde ante una entrada.

- Tiempo de pico: tp, es el tiempo que tarda la salida den sensor en alcanzar el pico máximo de su sobreoscilación

- Pico de sobreoscilación: Mp, expresa cuanto se eleva la evolución temporal de la salida del sensor respecto de su valor final.

- Tiempo de establecimiento: ts, el tiempo que tarda la salida del sensor en entrar en la banda del 5% alrededor del valor final y ya no vuelve a salir de ella.

Diferencia entre un Sensor y un Transductor

En cualquier maquina o proceso automatizado es necesario disponer de elementos que nos indiquen el estado del proceso o valor de a variable a controlar para que el sistema actúe en consecuencia.

Estos elementos son: los sensores y transductores  a continuación vamos a observar y analizar la diferencia entre ellos  que son nuestro tema de interés y vamos a resolvernos la pregunta: ¿son sensores o transductores conceptos sinónimos?

Primero vamos a definir lo que es un Transductor:

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energía de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador.

Como podemos ver hay un punto clave en el cual difieren y es que el sensor solo nos sirve para detectar la variable a medir, detectar si hay o no una magnitud y en su caso medirla, mientras que el transductor nos permite modificar la respuesta de nuestro sensor adaptándola a otro tipo de salida, a una salida la cual es capaz de tomar una decisión mediante otro elemento, como puede ser que se permita o no el flujo de un líquido o que tanta cantidad debe pasar

TIPOS DE SENSORES Y TRANSDUCTORES

Hay tres tipos de sensores que caben resaltar un poco más estos son:

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