Sensores: Funcionamiento, Características Clave y Tipos Esenciales
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¿Qué es un Sensor?
Un sensor es un aparato capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, conocidas como variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas.
También puede definirse como un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades para adaptar la señal que mide, permitiendo que otro dispositivo la interprete.
El sensor es un dispositivo electrónico, mecánico o químico que mapea un atributo ambiental, resultando en una medida cuantificada, normalmente un nivel de tensión eléctrica.
Características y Parámetros Clave de los Sensores
Para comprender el comportamiento y la idoneidad de un sensor para una aplicación específica, es fundamental conocer sus principales características:
- Rango
- Valores máximos y mínimos para las variables de entrada y salida de un sensor.
- Exactitud
- La desviación de la lectura de un sistema de medida respecto a una entrada conocida. Representa el mayor error esperado entre las señales medida e ideal.
- Repetitividad
- La capacidad de reproducir una lectura con una precisión dada bajo las mismas condiciones de operación.
- Reproducibilidad
- Similar a la repetitividad, pero se refiere a la capacidad de obtener el mismo resultado bajo condiciones diferentes o por diferentes operadores.
- Resolución
- La cantidad de medida más pequeña que puede detectar el sensor.
- Error
- Es la diferencia entre el valor medido y el valor real.
- No Linealidades
- La desviación de la medida de su valor real, asumiendo que la respuesta del sensor es lineal. Las no linealidades típicas incluyen: saturación, zona muerta e histéresis.
- Sensibilidad
- Es la razón de cambio de la salida frente a cambios en la entrada.
- Excitación
- Es la cantidad de corriente o voltaje requerida para el funcionamiento del sensor.
- Estabilidad
- Es una medida de la capacidad de un sensor para mostrar la misma salida en un rango donde la entrada permanece constante a lo largo del tiempo.
Descriptores Dinámicos de un Sensor
Estos parámetros describen cómo se comporta un sensor ante cambios rápidos en la entrada:
- Tiempo de Retardo (td)
- Es el tiempo que tarda la salida del sensor en alcanzar el 50% de su valor final.
- Tiempo de Subida (tr)
- Es el tiempo que tarda la salida del sensor en alcanzar su valor final. Refleja la velocidad del sensor, es decir, cuán rápido responde ante una entrada.
- Tiempo de Pico (tp)
- Es el tiempo que tarda la salida del sensor en alcanzar el pico máximo de su sobreoscilación.
- Pico de Sobreoscilación (Mp)
- Expresa cuánto se eleva la evolución temporal de la salida del sensor respecto de su valor final.
- Tiempo de Establecimiento (ts)
- Es el tiempo que tarda la salida del sensor en entrar en la banda del 5% (o un porcentaje definido) alrededor del valor final.
Proceso de Calibración de Sensores
El proceso de calibración consiste en comparar la respuesta del sensor con la de otros sensores que tienen una respuesta estándar conocida. De esta manera, se establece la relación precisa entre la variable medida por el sensor y su señal de salida, asegurando su fiabilidad y exactitud.
Tipos Comunes de Sensores
Existen numerosos tipos de sensores, cada uno diseñado para detectar una magnitud física o química específica. Algunos de los más comunes incluyen:
- Sensor de temperatura
- Sensores de distancia
- Sensores de luz
- Sensores de proximidad
- Sensores de posición
- Sensores de color
- Sensores de humedad
- Sensores de velocidad
- Sensores de sonido
- Sensores de contacto
- Sensores ópticos
- Sensores magnéticos