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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC

Índice 1.- QUE ES UN SENSOR? 1.1. Sensores Ópticos……………………..…………………………………………. 2 1.2. Sensores de Temperatura……….……….…………………………………….. 4 1.3. Sensores de Presión…….………………………………………………………. 7 1.4. Sensores de Proximidad…….….………………………………………………. 8 Conclusión…..…………………………………………………………………………. 11 Referencias…………………………………………………………………………….. 11

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC ¿QUE ES UN SENSOR? Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas.

Por ejemplo: existen sensores que se instalan en los vehículos y que detectan cuando la velocidad de desplazamiento supera la permitida; en esos casos, emiten un sonido que alerta al conductor y a los pasajeros. Otro tipo de sensor muy habitual es aquel que se instala en la puerta de entrada de las viviendas y reacciona ante el movimiento. Si una persona se acerca al sensor, éste emite una señal y se enciende una lámpara. La utilización de estos sensores está vinculada a la seguridad, ya que evitan que alguien aproveche la oscuridad para ocultarse e ingresar en la casa sin ser advertido. El termómetro también son un tipo de sensor que aprovecha la capacidad del mercurio para reaccionar ante la temperatura y, de este modo, permite detectar si una persona tiene fiebre. Los sensores, en definitiva, son artefactos que permiten obtener información del entorno e interactuar con ella. Así como los seres humanos apelan a su sistema sensorial para dicha tarea, las máquinas y los robots requieren de sensores para la interacción con el medio en el que se encuentran.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC Cuando se desarrollan computadoras capaces de responder a órdenes de voz, por ejemplo, se las provee de micrófonos, que son sensores capaces de captar las ondas sonoras y transformarlas. Si estos sensores están conectados con otros circuitos, la máquina podrá reaccionar al estímulo de acuerdo a lo requerido por el usuario.

Sensor de imagen

Las cámaras de fotos digitales se valen de un elemento conocido como sensor de imagen para captar la luz. Es un chip compuesto de millones de pequeñas partes sensibles a la luz denominadas píxeles (término que deriva de “picture element” o “elemento de imagen”), capaces de capturar una fotografía cuando se las expone.

El sensor de imagen equivale al carrete fotográfico de las cámaras tradicionales. Su tarea es convertir la luz en señales de tipo eléctrico para almacenarlas, medirlas y transformarlas en una representación digital del patrón lumínico que captó. Una vez completado dicho proceso, se obtiene un archivo informático que guarda la imagen, la cual puede ser visualizada en un monitor, o bien destinarse a la impresión en papel.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC El

término

megapíxel

es

muy

popular

a

la

hora

de

describir

una cámara fotográfica, y se refiere al número de píxeles que componen su sensor, ya que el mínimo aceptable en la actualidad supera el millón. Si bien es necesario tomar otras características en cuenta, es posible decir que el número de píxeles afecta proporcionalmente la calidad de una fotografía, dado que está íntimamente relacionado con la nitidez, con la cantidad de detalle que el dispositivo puede captar de una escena. Además de la resolución del sensor, su tamaño también influye en el resultado, ya que repercute en la densidad de píxeles (la cantidad de píxeles por unidad de medida al cuadrado) y el tamaño de estos últimos está relacionado con la calidad: a mayor tamaño, mejores resultados y más sensibilidad. La forma, asimismo, es la responsable de las proporciones de la fotografía, lo que se conoce como “relación de aspecto “. El formato más común es 3/2, que ofrece una representación bastante cercana a la percepción del ojo humano. Por último, existen varias tecnologías utilizadas para la fabricación de los sensores de imagen; los más conocidos en la actualidad son: CCD y SuperCCD, ampliamente adoptados en fotografía y en vídeo; CMOS, que requiere de menos energía y resulta más económico de producir; Foveon X3, el único de los mencionados en esta lista que no interpola los colores (no completa la información faltante con algoritmos preestablecidos) para generar la imagen final. Lee todo en: Definición de sensor - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.de/sensor/#ixzz4I6IYLn92

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC 1.1 Sensores Ópticos 1.1.1 Tipos Cuando hablamos de sensores ópticos nos referimos a todos aquellos que son capaces de detectar diferentes factores a través de un lente óptico. Para que podamos darnos una idea de lo que nos referimos, debemos decir que un buen ejemplo de sensor óptico es el de los mouse de computadora, los cuales mueven el cursor según el movimiento que le indicamos realizar. No obstante es importante tener en cuenta que los sensores ópticos también pueden utilizarse para leer y detectar información, tal como al velocidad de un auto que viene por la carretera y si un billete grande está marcado o bien, es falso. Foto-interruptores de barrera: Están formados por un emisor de infrarrojos y un fototransistor separados por una abertura donde se insertara un elemento mecánico que producirá un corte del haz. Foto-interruptores reflexivos: Están formados por un emisor y un receptor de infrarrojos situados en el mismo plano de la superficie, que por reflexión permiten detectar dos tipos de colores, blanco y negro normalmente, sobre un elemento mecánico. Enconders ópticos: Existen 2 tipos de encoders: Incrementales: Permiten un que un sensor óptico detecte el número de segmento que dispone el disco y otro sensor detecte la posición cero de dicho disco Absolutos: Permiten conocer la posición exacta en cada momento sin tener que dar vuelta entera para detectar el punto cero del disco. La diferencia es que se necesitan varios sensores ópticos y el disco debe codificación tipo 1.1.2 Características A los sensores, se les debe exigir la siguiente serie de características: Exactitud. Se debe poder detectar el valor verdadero de la variable sin errores sistemáticos. La media de los errores cometidos debe tender a cero. Precisión. Una medida será más precisa que otra si los posibles errores aleatorios en la medición son menores. Rango de funcionamiento. El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento, es decir, debe ser capaz de medir de manera exacta y precisa un amplio abanico de valores de la magnitud correspondiente. Velocidad de respuesta. El sensor debe responder a los cambios de la variable a medir en un tiempo mínimo. Lo ideal sería que la respuesta fuera instantánea. 5

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC 

Calibración. Es el proceso mediante el que se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida que produce el sensor. Debe poder realizarse de manera sencilla y además el sensor no debe precisar una re calibración frecuente.

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Fiabilidad. El sensor debe ser fiable, es decir, no debe estar sujeto a fallos inesperados durante su funcionamiento.

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Facilidad de funcionamiento. Por último, sería ideal que la instalación y uso del sensor no necesitara de un aprendizaje excesivo.

Modo de comunicación

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC 1.2 Sensores de temperatura Tipos • Sensores termo resistivos. También denominados termo resistencias, son dispositivos cuya resistencia cambia a medida que lo hace la temperatura. Los más conocidos son los detectores de temperatura resistivos 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. Los pirómetros de radiación, por su parte, son dispositivos invariablemente no invasivos, es decir realizan la medición a distancia. Estos últimos se utilizan principalmente para la medición de temperaturas muy altas o en situaciones donde los sensores anteriores no pueden ser empleados, por ejemplo, cuando el objeto o medio caliente se está moviendo, es muy pequeño, tiene una forma irregular, es inaccesible o puede ser contaminado por el contacto con el sensor.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC Resistencias detectoras de temperatura (RTD) Las RTD son dispositivos basados en la variación normal que experimenta la resistencia de un conductor metálico puro con la temperatura, como resultado del cambio de su resistividad y sus dimensiones. Esta variación es directa, es decir, que si la temperatura aumenta o disminuye, la resistencia también aumenta o disminuye en la misma proporción. Se dice, entonces, que son dispositivos con coeficiente de temperatura positivo (PTC). El elemento sensor es típicamente un fino alambre de platino o una delgada película del mismo material aplicada a un sustrato cerámico. Otros metales comúnmente utilizados como elementos sensores son: el níquel, el cobre y el molibdeno Las RTD, principalmente las versiones de platino, se caracterizan principalmente por su precisión y su amplio rango de temperaturas de operación, el cual se extiende desde -250°C hasta +850°C. Tienen también una sensibilidad, estabilidad y repetibilidad muy altas, y ofrecen una respuesta más lineal que las termocuplas o los termistores. Los valores nominales de resistencia (Ro) más comunes en los cuales se consiguen las sondas de platino son 25, 50 100, 200, 500 y 1000 Ω. Estos valores están definidos a 0°C. Las populares sondas Pt 100, por ejemplo, son RTD de platino con una Ro de 100Ω. En cuanto a la disposición física, hay modelos diseñados tanto para la inmersión en fluidos como para la medición de temperaturas superficiales Las RTD se utilizan generalmente con un acondicionador de señales que convierte su salida a un voltaje o a una corriente proporcional a la temperatura,. Esta señal de alto nivel puede ser entonces transmitida a una unidad de visualización, registro o control. Termistores. Los termistores, son dispositivos basados en óxidos metálicos semiconductores que exhiben un gran cambio en su resistencia eléctrica cuando se someten a cambios relativamente pequeños de temperatura. Pueden ser de coeficiente de temperatura positivo (PTC) o negativo (NTC), siendo estos últimos los más utilizados. Los termistores PTC (posistores) se construyen a base de óxidos de bario y titanio, y los NTC a base de óxidos de hierro, cobre, cromo, cobalto, manganeso y níquel dopados con iones de titanio o litio. Para altas temperaturas, se usan óxidos de itrio y circonio. También se dispone de termistores NTC basados en silicio y en películas de carbón. Los termistores pueden adoptar una gran variedad de formas y tamaños, llegando incluso a ser tan diminutos como la cabeza de un alfiler. El tipo de óxidos, las proporciones usadas, y el tamaño físico, determinan los rangos de resistencia y temperatura deseados para el dispositivo. La mayoría de los termistores se diseñan para trabajar en el rango de -50°C a 150°C, aunque en la práctica pueden abarcar desde - 100°C hasta +500°C. Su resistencia base a 25°C (R25 o RTO) está típicamente en el rango de 100Ω a l00kΩ, aunque también se fabrican termistores con valores de R25 tan bajos como 10Ω y tan altos como 40MΩ

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC Funcionamiento La temperatura tiene una importancia fundamental en numerosos procesos industriales. Por ello, es imprescindible disponer de una medición precisa. Las temperaturas inexactas pueden tener graves consecuencias, como la reducción de la vida útil del equipo si sufre un sobrecalentamiento de unos grados. Para ayudarle a marcar la diferencia, la gama Danfoss incluye transmisores y sensores de temperatura. El sensor de temperatura, típicamente suele estar formado por el elemento sensor, de cualquiera de los tipos anteriores, la vaina que lo envuelve y que está rellena de un material muy conductor de la temperatura, para que los cambios se transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que se conectarán el equipo electrónico.

Características      

Alto grado de protección contra la humedad; Medición de temperaturas entre – 50 ºC y 800 ºC; Punta de medición fija o intercambiable; Elemento de resistencia Pt 100 / Pt 1000, NTC / PTC y termopares; Disponible con transmisor incorporado; Disponible con homologaciones marinas.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC 1.3 Sensores de presión Tipos Presión absoluta: se encarga de medir la presión absoluta del múltiple de admisión convirtiendo el vacío a una señal de voltaje la cuál interpreta el ECM como presión absoluta en el múltiple. Este sensor le indica también al ECM la presión barométrica o sea la altura sobre el nivel del mar. Presión diferencial: Los sensores de presión diferencial están pensados para realizar la medida de presión entre ambos puntos, de tal forma que ha de contar necesariamente con dos tomas de presión. Las dos tomas de presión convergen en una salida eléctrica, empleando una lógica de comparación entre ambos puertos de presión, por lo que tendremos un valor de tensión positivo según sea el incremento de presión o negativo, según sea el decremento de presión, de una toma respecto a la otra. Sobrepresión: dispone de un sensor de caudal de sobrepresión para la medición directa de caudal estándar de aire, nitrógeno y otros gases no inflamables. El sensor de caudal de sobrepresión es necesario en la industria siempre que se transporta aire con ayuda de tubos.

Funcionamiento: En general un sensor tiene la función de convertir la dimensión física de la presión en una cantidad eléctrica proporcional a la presión medida. Para realizar esta función se emplean variados materiales en el sensor como silicio, cerámica o metal. WIKA aplica para sus transmisores los tres principios más comunes desarrollados en los laboratorios de sus centros de investigación y fabricados en sus propias instalaciones. Características: Los sensores de presión están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con microcontroladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviación, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC 1.4 Sensores de Proximidad Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.

Tipos: Capacitivos: La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector. Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC. Inductivos: Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para trabajar generando un campo magnético y detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él los objetos de detección férricos y no férricos. El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida. Fotoeléctricos: El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender. La señal enviada por el emisor puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios sensores a la vez. Esto es muy utilizado en la robótica en casos en que se necesita tener más de un emisor infrarrojo y solo se quiera tener un receptor. Ultrasónico: Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite impulsos ultrasónicos. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, superficies y de diferentes materiales.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC Funcionamiento Entre un electrodo "activo" y uno puesto a tierra, se crea un campo electrostático disperso. Para contrarrestar las influencias que pueda ocasionar la humedad, se suele tercer electrodo que lo compense.

Si un objeto o un medio (metal, plástico, vidrio, madera, agua) irrumpe en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador también aumenta (que es el que suministra la alta frecuencia). El rectificador simplemente convierte la señal alterna en continua. Cuando esta señal alcance un determinado valor, actuará el circuito disparador (Trigger) que controla si la señal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida. La distancia de conmutación es una función resultante del tipo, longitud lateral y grosor del material utilizado. Muchos metales producen aproximadamente el mismo valor.

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Características   

La tensión de alimentación es de 5 voltios de continua. Podrá alimentarse directamente de la salida de 5V para sensores de la controladora ENCONOR. La salida es de tipo todo-nada y se conectará directamente a alguna entrada digital de las controladoras ENCONOR. La distancia a la cual se detectará un objeto dependerá de varios factores, entre ellos podemos destacar los siguientes: -Si el objeto detectado es más o menos claro. -Si el color del objeto es brillante o mate. -Del valor de la resistencia ajustable o potenciómetro de ajuste (sensibilidad).

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Conclusión Los sensores los encontramos en todas partes a donde vamos, son herramientas de ingeniería que nos permites vivir mejor y más cómodos, son herramientas cotidianas que quizás no nos damos cuenta que usamos constantemente pero ahí están siempre, en la industria en nuestra casa e incluso en nuestros autos y herramientas de trabajo, en este trabajo intente agregar algunos tipos de sensores y una descripción para mejor conocimiento y entendimiento de ellos así como algunas características por las cuales se diferencia cada uno de los diferentes sensores que existen, los sensores son dispositivos que convierten señales naturales en señales eléctricas para algún dispositivo en el que estén agregados.

REFERENCIAS Wikipedia.com Bloginstrumentacion.com Es.slideshare.com Pce-iberica.es

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