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Ensayo sobre los Sensores. Autor: Italo Giovanny Narváez Mosqueda. Equipo RTU Desde que el principio de la humanidad, el hombre siempre ha tenido la capacidad de resolver los problemas que se le presentan, siempre utilizando el sentido lógico de las cosas, bien sea a prueba y error, pero siempre adquiriendo la experiencia necesaria para no cometer los mismo errores pasados. Y con el pasar del tiempo han ido desarrollando diferentes técnicas que mejores los procesos cotidianos que nos rodean, esto ha llevado al hombre a crear cosas nuevas, que faciliten la consecución de los procesos. Es cuando ya en el siglo XVIII, surge la revolución más importante del mundo, la revolución industrial. Es aquí cuando se empiezan a crear aparatos que facilitan realizar las tareas productivas de las empresas. Hoy por hoy, estamos rodeados de inventos que gracias al ingenio de estudiosos, ha dado solución a muchos procesos tanto a nivel industrial como a nivel de la sociedad. Dentro de la automatización y uno de los eslabones más importantes es el campo de la instrumentación. El cual comprende todos aquellos instrumentos de medición necesarios para la toma de muestras de salidas de los procesos productivos. Pero sin embargo existen unos dispositivos, que nos permitirán leer las señales de salidas, analizarlas y transformarlas en señales eléctricas que bajo un controlador darán las correcciones necesarias en las salidas de un proceso. Es por ello que el presente ensayo, les daré una breve descripción de todos y cada uno de los sensores que existen a nivel industrial. Los definiremos, los clasificaremos y describiremos su funcionamiento. Antes que ahondar en el tema tenemos que conocer el término sensor. ¿Qué es un sensor? Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. ¿Cómo se clasifican? Los sensores se pueden clasificar según:

Su principio de funcionamiento: El tipo de señal de salida. El rango de valores de salida. El nivel de integración. El tipo de variable medida. CLASIFICACIÓN SEGÚN ELPRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO Activos – Pasivos Según el principio de funcionamiento Encontramos dos tipos de sensores: Activos Pasivos Sensores Activos Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir en forma autónoma, sin requerir de fuente alguna de alimentación. Sensores Pasivos Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por intermedio de una fuente auxiliar. CLASIFICACIÓN SEGÚN ELTIPO DE SEÑAL QUEGENERAN Digitales – Análogos – Temporales. Sensores Digitales Los sensores digitales son aquellos que frente a un estímulo pueden cambiar de estado ya sea de cero a uno o de uno a cero (hablando en términos de lógica digital) en este caso no existen estados intermedios y los valores de tensión que se obtienen son únicamente dos, 5V y 0V (o valores muy próximos). Sensores Análogos Es aquel que, como salida, emite una señal comprendida por un campo de valores instantáneos que varían en el tiempo, y son proporcionales a los efectos que se están midiendo. Sensores temporales Son aquellos que entregan una señal variable en el tiempo la cual puede ser una onda sinusoidal, triangular o cuadrada.

SEGÚN EL RANGO DEVALORES DE SALIDA On/Off – De medida Sensores On/Off También conocidos como sensores si-no, sensores 0-1, sensores on-off, o sensores binarios son en general dispositivos mecánicos simples, los más comunes son: Interruptores Reed que se conectan por la proximidad de un imán. Interruptor de péndulo, donde un peso cuelga de un hilo conductor dentro de un anillo metálico y las vibraciones o movimiento del anillo producen el cierre del circuito. Sensores de Medida En estos sensores se obtiene una salida proporcional a la señal de entrada. SEGÚN EL NIVEL DE INTEGRACIÓN Discretos – Integrados – Inteligentes Sensores discretos Sensor en el que el circuito de acondicionamiento se realiza mediante componentes electrónicos separados e interconectados entre sí. Sensores integrados Elemento sensor y circuito acondicionador (al menos este último) construidos en un único circuito integrado, monolítico o hibrido. Sensores inteligentes Realiza al menos una de las siguientes funciones: Cálculos numéricos. Comunicación en red (No un punto a punto). Auto calibración y auto diagnóstico. Múltiples medidas con identificación del sensor. SEGÚN EL TIPO DEVARIABLE FÍSICA MEDIDA Mecánicos – Eléctricos – Magnéticos – Térmicos – Acústicos –Ultrasónicos – Químicos – Ópticos – Radiación – Laser. Sensores Mecánicos

Son dispositivos que cambian su comportamiento bajo la acción de una magnitud física que pueden directa o indirecta. Los sensores mecánicos son utilizados para medir: Desplazamiento, posición, tensión, movimiento, presión, flujo, transmitir una señal que indica cambio. Sensores Eléctricos Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Sensores Magnéticos Se sirve del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición. Sensores Térmicos Se usan para la medición precisa de la temperatura, proporcionan una indicación visual o una señal de realimentación mecánica o eléctrica que puede ser utilizada en un sistema de lazo cerrado para permitir el control automático de procesos térmicos. Sensores termorresistivos Sensores termoeléctricos Sensores monolíticos o de silicio Sensores piroeléctricos Sensores termorresistivos. También denominados termorresistencias, son dispositivos cuya resistencia cambia a medida que lo hace la temperatura. Los más conocidos son los detectores de temperatura resistiva o RTD (resistance temperature detectors), basados en materiales metálicos como el platino y el níquel, y los termistores, basados en óxidos metálicos semiconductores Sensores termoeléctricos Popularmente conocidos como termocuplas o termopares, son dispositivos que producen un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura entre el punto de unión de dos alambres metálicos disímiles (unión caliente) y cualquiera de los extremos libres (unión fría). Este fenómeno se denomina efecto Seebeck. Sensores monolíticos o de silicio

Son dispositivos basados en las propiedades térmicas de las uniones semiconductoras (PN), particularmente la dependencia de la tensión base emisor (VBE) de los transistores bipolares con la temperatura cuando la corriente de colector es constante. Generalmente incluyen sus propios circuitos de procesamiento de señales, así como varias funciones de interface especiales con el mundo externo. Sensores piroeléctricos También denominados termómetros de radiación, son dispositivos que miden indirectamente la temperatura a partir de la medición de la radiación térmica infrarroja que emiten los cuerpos calientes. Los termostatos, termorresistencias y sensores de silicio son dispositivos generalmente invasivos, es decir deben estar en contacto físico con la substancia u objeto cuya temperatura se desea medir. Sensores Acústicos. Los micrófonos son los sensores que facilitan la conversión de una señal acústica en eléctrica. Se pueden aplicar diversos principios a su realización siendo la más común la combinación de fenómenos mecánico-acústicos y su conversión electromecánica. Capacitivos Piezoeléctricos Electrodinámicos Sensor acústico capacitivo El micrófono de condensador está formado por una placa delgada o membrana llamada diafragma, tal que es susceptible de moverse por acción de las variaciones de presión sonora, y por otra placa posterior fija y paralela al diafragma. Los movimientos de éste, respecto de la placa posterior, determinan variaciones de la capacidad eléctrica del condensador así formado. Sensor acústico piezoeléctrico Utiliza la fuerza producida por la presión del aire para deformar un material piezoeléctrico que a su vez genera carga eléctrica. Los materiales utilizados pueden ser tanto cristales naturales (cuarzo, turmalina, etc.), como los creados añadiendo impurezas a una estructura cristalina natural (titanatos de Bario y titanozirconatos de Plomo). Sensor acústico Electrodinámico Se denominan también de bobina móvil. Este sensor utiliza la velocidad comunicada al diafragma por la presión sonora para inducir una fuerza electromotriz en la bobina móvil que se halla en el interior de un campo magnético.

Sensores Ultrasónicos Los sensores ultrasónicos son interruptores electrónicos que trabajan sin contacto. La parte emisora genera pulsos de sonidos muy fuertes dentro del rango del ultrasonido. Sensores Químicos Los sensores químicos están formados por: Un receptor que se encarga de reconocer selectivamente a la especie química a detectar y un transductor que se encarga de convertir la señal química en señal eléctrica. Sensores Ópticos Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la materia para determinar las propiedades de ésta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de la luz. Sensores de Radiación Son necesarios para determinar las propiedades de las partículas (E, q, m) de la radiación. Fundamentales para: 1. Información acerca de los núcleos. 2. Protección y control de radiactividad. Se fundamenta en la interacción de la radiación con la materia Distinta interacción distintos detectores Sensores Laser Cuando se inventaron, en 1960, los láseres se calificaron como "una solución a la espera de un problema". Desde entonces, se han vuelto omnipresentes y actualmente pueden encontrarse en miles de aplicaciones, en campos muy variados, como la electrónica de consumo, la tecnología de la información, la investigación científica, la medicina, la industria y el sector militar. Pues bien, para finalizar es importante destacar el uso que tienen los sensores, tanto a nivel industrial como a nivel cotidiano en nuestros hogares, creo que sin estos aparatos muchas de los procesos automáticos no se pudieran realizar y tendríamos que hacerlas a mano. También hay que acotar que los sensores, por ser lectores de señales de salidas, transformaran esas señales de salidas en señales de tipo eléctrica, y serán analizadas por los controladores que están dentro del circuito del proceso y así enviar las señales a los mecanismos que se encargaran de variar

la o las señales de entrada del proceso y tener los valores lo más preciso y exacto posible.

Bibliografía Sensores. Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor. Documento en línea [Tomado el 12-04-15]. http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/sens_transduct/que_es.htm Sensores y transmisores. Tomado de: webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/.../Sensores%20y%20Transmisores.ppt. Documento en línea. [Tomado el 12-04-15]. Clasificación de los sensores. Tomado de http://es.slideshare.net/Edw1a/clasificacion-de-sensores. Documento en línea [tomado el 12-04-15].