Sensores y detectores: tipos, características y funcionamiento

Conceptos Básicos

• Sensor: Dispositivo que detecta una determinada acción externa, como temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente.
• Transductor: Dispositivo que transforma el efecto de una causa física, como la presión, la temperatura, la dilatación, la humedad, etc., en otro tipo de señal, normalmente eléctrica.
• Curva de calibración: También llamada curva característica, relaciona la variable medida y la señal generada.

Características de los Sensores

Clasificación según la magnitud física a detectar:

• Posición
• Velocidad
• Fuerza y par
• Presión
• Caudal
• Proximidad
• Etc.

Clasificación según el tipo de señal de salida:

• Analógicos: Dan como salida un valor de tensión o corriente variable en forma continua dentro del campo de medida.
• Digitales: Dan como salida una señal en forma de una palabra digital.
• Todo o nada: Indican cuando la variable detectada rebasa un cierto umbral.

Características Generales

• Campo de medida: Rango de valores de la magnitud de entrada comprendida entre el máximo y el mínimo detectable por un sensor.
• Resolución: Mínima diferencia entre dos valores próximos que el sensor es capaz de distinguir.
• Sensibilidad: Variación de la salida producida por una variación de entrada.
• Linealidad: Cercanía de la curva característica a una recta específica.
• Histéresis: Diferencia entre valores de salida correspondientes a la misma entrada, según la trayectoria seguida por el sensor.
• Exactitud: Diferencia entre la salida real y el valor teórico de dicha salida.
• Precisión: Capacidad de obtener la misma salida cuando se realizan varias lecturas de la misma entrada y en las mismas condiciones.
• Velocidad de respuesta: Capacidad para que la señal de salida siga sin retraso las variaciones de la señal de entrada.
• Respuesta frecuencial: Relación entre la sensibilidad y la frecuencia cuando la entrada es una excitación senoidal.
• Estabilidad: Desviación de la salida del sensor al variar ciertos parámetros exteriores.

Tipos de Detectores

Detectores Inductivos

Se utilizan en aplicaciones industriales, detectan cualquier objeto metálico sin necesidad de contacto, a distancias entre 1 mm y 30 mm. Constan de un oscilador, cuyos bobinados forman la cara sensible, y de una etapa de salida. Cuando un objeto penetra en el campo magnético creado por el oscilador, se crean corrientes que provocan una reducción de la amplitud según se acerca el objeto hasta bloquearlas.

Detectores Capacitivos

Son adecuados para detectar objetos o productos no metálicos de cualquier tipo (papel, vidrio, etc.). Su principio de funcionamiento es análogo al inductivo. En este caso, el elemento sensible es el condensador del circuito oscilante. Cuando se sitúa un objeto en este campo, se modifica la capacidad de conexión y se bloquean las oscilaciones.

Detectores Fotoeléctricos

Detectan un objeto por medio de un haz luminoso. Sus dos componentes básicos son un emisor y un receptor. La detección es efectiva cuando un objeto penetra en el haz de luz y modifica la cantidad de luz recibida por el receptor. Se emplean dos procedimientos:

• Bloqueo del haz: En ausencia de un objeto, el haz alcanza un receptor. No hay luz = detección. Tres sistemas lo usan:
  • Barrera
  • Reflex
  • Reflex polarizado
• Retorno del haz: En ausencia de un objeto, el haz no llega al receptor. Luz en el receptor = detección.