Tema 4 sensores
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TEMA 4: SENSORES Y TRANSDUCTORES
¿Qué es un Transductor?• Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro.
• Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés.
• Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión(utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad).
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• Cualquier sensor o transductor necesita esta calibrado para ser útil como dispositivos de medida.
• La calibración es el procedimiento mediante el cual se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida.
• Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida. Los dos tipos son:
• Transductores analógicos• Transductores digitales
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• Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide.
• Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.
• En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida.
• Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos.
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• Características deseables de los transductores
• Exactitud• La exactitud de la medición debe ser tan alta como
fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.
• Precisión• La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese
posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.
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• Características deseables de los transductores
• Rango de funcionamiento• El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento
y debe ser exacto y preciso en todo el rango.
• Velocidad de respuesta• El transductor debe ser capaz de responder a los
cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.
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• Características deseables de los transductores
• Calibración
• El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente.
• El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración.
• Fiabilidad• El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar
sujeto a fallos frecuentes durante el funcionamiento.
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Clasificación de los sensores según el tipo de magnitud
• Posición lineal o angular.• Desplazamiento o deformación.• Velocidad lineal o angular.• Aceleración.• Fuerza y par.• Presión.• Caudal.• Temperatura.• Presencia o proximidad.• Táctiles.• Intensidad lumínica.• Sistemas de visión artificial.
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Clasificación de los sensores según el principio de funcionamiento
• Contacto● Interruptores de posición● Táctiles
• Proximidad● Inductivos● Capacitivos
• Ultrasónicos• Fotoeléctricos• Piezoeléctricos• Polímeros
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Interruptores de posición
• Los sensores de contacto nos indican simplemente si ha habido contacto o no con algún objeto, sin considerar la magnitud de la fuerza de contacto. Suelen ser dispositivos sencillos cuyo uso es muy variado.
• Estos sensores suelen ser interruptores de límite o microinterruptores, que son sencillos dispositivos eléctricos que cuando se contacta con ellos cambian de estado.
• Final de carrera: se usan para saber si una parte móvil de una máquina ha llegado a un punto
• Táctiles: Se pueden situar en las pinzas de los brazos de robot para determinar cuando se ha cogido un objeto.
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Interruptores de posición
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Interruptores de posición
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Interruptores de posición
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Interruptores de posición
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Interruptores de posición
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Ejemplo de sensor tactil
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Sensores de array táctil
Es un tipo especial de sensores de fuerza ya que en realidad está constituido por una matriz de pequeños sensores de fuerza
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Sensores de array táctil• Permiten además reconocer formas en los objetos• Sensores de fuerza que componen la matriz suele ser una almohadilla elastomérica
• Cuando se comprime cambia su resistencia eléctrica de manera proporcional a la fuerza aplicada
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Sensores de proximidad
• Son dispositivos que detectan señales para actuar en un determinado proceso u operación, teniendo las siguientes características:
– Son dispositivos que actúan por inducción al acercarles un objeto.
– No requieren contacto directo con el material a detectar.
– Son los más comunes y utilizados en la industria– Se encuentran encapsulados en plástico para proveer
una mayor facilidad de montaje y protección ante posibles golpees
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Aplicaciones de los sensores de proximidad:
• Control de cintas transportadoras, • Control de alta velocidad • Detección de movimiento • Conteo de piezas, • Sensado de aberturas en sistemas de seguridad
y alarma • Sistemas de control como finales de carrera.
(PLC´s) • Sensor óptico.
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad inductivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores de proximidad capacitivos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores fotoeléctricos
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Detectores para control de presión
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Selección según los materiales del sensorMATERIAL DE LA CARCASA
•Acero inoxidable •Latón, niquelado o cubierta con Teflón.•Crastin, es un tereftalato de polibutileno (PBT), el cual está reforzado con fibra de vidrio. Es particularmente resistente a los cambios de forma, resistente a la abrasión, al calor y al frío, y resiste los hidrocarburos (p. Ej., tricolo-etileno), ácidos (p. Ej. 28% ácidos sulfúricos), agua de mar, agua caliente 70°C etc.
•Para temperaturas hasta 150 °C, se usa Ryton, un sulfuro de polifenileno cristalino (PS), que mantiene la estabilidad hasta 200 °C. Los componentes electrónicos están inmersos en una resina epoxy bajo la resina moldeada al vacío.
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Selección según los materiales del sensorMATERIALES DEL CABLE
•PVC (cloruro de polivinilo). Calidad estándar de la industria eléctrica condicionalmente resistente a todos los aceites y grasas, disolventes y no se debilita, con elevada resistencia ala abrasión.
•PUR (poliuretano). Resistente a todos los aceites y grasas, disolventes, y con una elevada resistencia a la abrasión.
•SILICONA. Ideal para temperaturas elevadas o bajas (-50 °C hasta + 180 ‘”c) moderadamente resistente a la corrosión, y a todos los aceites, grasas y disolventes.