Sensores y Sistemas de Control: Tipos y Funcionamiento

Sensores de Posición

• Interruptores Mecánicos: La detección del objeto se produce por contacto de este con el interruptor (final de carrera).
• Interruptores de Proximidad Magnética: Están formados por dos láminas metálicas imantadas que modifican su posición cuando aproximamos un imán.
• Sensores de Posición Ópticos: La detección de objetos se basa en emitir un rayo de luz y comprobar si alcanza al receptor. Como emisor suele utilizarse un diodo LED de radiación infrarroja, para evitar interferencias con la luz visible. La detección de la intensidad luminosa puede realizarse mediante LDR, fotodiodos o fototransistores.
  • LDR: Resistencias que modifican su valor en función de la intensidad luminosa que incide sobre ellas.
  • Fotodiodos y Fototransistores: Se activan mediante la luz.
• Sensores Sensibles a la Radiación Infrarroja: Dado que todos los cuerpos emiten radiación infrarroja proporcional a su temperatura, a través de sensores infrarrojos se puede medir su temperatura sin estar en contacto directo con estos cuerpos.

Sensores Basados en la Variación de Fuerza y Presión

• Galgas Extensiométricas: Están formadas por una fina lámina metálica depositada sobre un material flexible. Cuando se deforma, se produce una variación de la resistencia de la misma (debido al cambio de forma y la presión) proporcional a la deformación producida por el peso del objeto.
• Interruptor de Final de Carrera: Se puede usar como controlador en sistemas automáticos para activar o desactivar otros dispositivos.
• El Relé: Está formado por una bobina y una lámina metálica móvil unida a unos contactos. Cuando hacemos pasar una corriente eléctrica por la bobina, esta se comporta como un imán y atrae la lámina, que a su vez, cambia la posición de los contactos.

Sistemas de Control

Todos los sistemas automáticos se componen de manera similar: un sensor, un controlador y un actuador. Un sistema de control es un conjunto de elementos que, interconectados, permiten automatizar una máquina o un proceso.

• Entrada (E): Es la información que recibe el sistema.
• Salida (S): Es la respuesta del sistema a esa información.

Tipos de Sistemas de Control

• Sistema de Control en Lazo Abierto: Un sistema que se activa sin tener en cuenta el estado de la salida.
• Sistema de Control en Lazo Cerrado: La salida se compara con la entrada a través de la realimentación, para corregir posibles errores debidos a perturbaciones que afectan al sistema.

Sensores de Temperatura

Se basan en los diferentes fenómenos físicos que dependen de la variación de temperatura: la dilatación metálica, el cambio de la resistencia eléctrica o la emisión de radiación infrarroja.

Sensores Basados en la Dilatación

Los cuerpos experimentan un aumento de tamaño con la temperatura. Este fenómeno se ha utilizado tradicionalmente para medir la temperatura mediante termómetros de mercurio.

Sensores Basados en la Variación de la Resistencia Eléctrica

• Termorresistencias o RTD (Detectores de Temperatura Resistivos): Se basan en la variación de resistencia que experimentan los metales en función de la temperatura.
• Termistores: Se basan en la variación de la resistencia de un semiconductor en función de la temperatura. La principal ventaja frente a los RTD es que responden más rápidamente a los cambios de temperatura. Pueden ser de dos tipos:
  • Termistores PTC: Su resistencia aumenta con la temperatura.
  • Termistores NTC: Su resistencia disminuye al aumentar la temperatura.
• Termopares: Están formados por dos metales diferentes. En el punto de unión de los mismos se genera un voltaje proporcional a la temperatura que deseamos medir.

Sensores Sensibles a la Radiación Infrarroja

Dado que todos los cuerpos emiten radiación infrarroja proporcional a su temperatura, a través de sensores infrarrojos se puede medir su temperatura sin estar en contacto directo con estos cuerpos.

Sensores de Posición (Repaso)

• Interruptores Mecánicos: Se produce la detección del objeto por contacto de este con el interruptor (final de carrera).
• Interruptores de Proximidad Magnética: Están formados por dos láminas metálicas imantadas que modifican su posición cuando aproximamos un imán.
• Sensores de Posición Ópticos: La detección de objetos se basa en emitir un rayo de luz.