Fundamentos y Funcionamiento de Sensores Electrónicos Industriales

Principales Tipos de Sensores y sus Aplicaciones en Electrónica

Sensores de Temperatura

• NTC (Negative Temperature Coefficient): Se fabrican con óxidos metálicos o semiconductores mediante enlaces covalentes. La energía térmica rompe estos enlaces, liberando electrones; a mayor temperatura, menor es su resistencia. Su característica de respuesta es exponencial, por lo que generalmente no se emplean para mediciones lineales, sino como puntos de conmutación.
• Diodos como sensores de temperatura: Dependiendo de la temperatura, el componente conducirá una mayor o menor cantidad de electrones. Presentan una variación de tensión aproximada de ΔV = -2mV/ºC por cada grado centígrado de incremento.

Sensores de Luz y Posición

• LDR (Light Dependent Resistor): Basados en óxidos metálicos, su funcionamiento dicta que, si la intensidad de luz es mayor, la resistencia eléctrica disminuye.
• Codificadores ópticos de posición: Para determinar la dirección de giro, se instalan dos emisores y receptores desfasados a 3/4 partes. Es posible conocer la dirección monitoreando la activación de V_A y V_B: si V_A = 1, el sentido es horario; si V_A = 0, el sentido es antihorario.

Aislamiento y Transmisión de Datos

• Optoacopladores: Sirven para transmitir información entre dos circuitos eléctricos sin necesidad de contacto físico, proporcionando aislamiento galvánico. En estos dispositivos, la resistencia es el parámetro variable; a mayor intensidad de entrada, mayor es la respuesta de conducción.
• Fibra óptica: Permite transmitir información de un punto a otro sin interferencias por campos magnéticos. Este proceso de transmisión se realiza a través de los principios físicos de refracción y reflexión.

Sensores de Proximidad y Deformación

• Ultrasonidos: Se trabaja con frecuencias altas para lograr una señal direccional y uniforme. Utilizan cristales de cuarzo que varían su grosor según la dirección de la corriente y la tensión. Si se aplica presión al cristal de cuarzo, se genera tensión eléctrica; si se estira, se genera una tensión de polaridad contraria. Una placa metálica inferior se mueve estirando el cuarzo para producir las ondas sonoras. Son ideales para medir distancias.
• Galgas extensiométricas: Se utilizan para medir las deflexiones o deformaciones en estructuras como placas de hierro. La resistencia varía según sus características mecánicas; al medir la resistencia, si se superan ciertos valores críticos, el eje podría partirse. Cabe destacar que la galga se calienta, lo que también puede variar su resistencia por efecto de la temperatura.

Sensores Magnéticos y de Velocidad

• Tacómetro: Su funcionamiento se basa en la variación del flujo magnético. Cuando un diente metálico pasa frente al imán, ocurre un aumento del campo magnético, y cuando se aleja, se produce una disminución del mismo.
• Sensores de Efecto Hall: Miden el voltaje en los extremos de una placa conductora. Si el campo es uniforme, el resultado será cero. El voltaje detectado es proporcional a la corriente eléctrica y a la densidad del campo magnético, siguiendo la relación V = K · I · B.