Tipos de Señales y Sensores: Clasificación y Funcionamiento en Electrónica

Tipos de Señales en Electrónica

Existen seis tipos de señales: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares (químicas). Sin embargo, en la práctica, se consideran casi siempre las señales eléctricas. Esto se debe a que hay muchos circuitos integrados que las acondicionan o modifican, y numerosos recursos para registrar o presentar la información que manejan.

Componentes Clave en la Medición con Señales Eléctricas

Transductores

Dispositivos que convierten una señal de una forma física en una señal correspondiente de otra forma física distinta. Son, por lo tanto, dispositivos que convierten un tipo de energía en otro.

Sensores

Dispositivos que, a partir de la energía del medio donde se mide, dan una señal eléctrica que es función de la variable medida.

Acondicionadores

Dispositivos que adaptan la señal proveniente del sensor para ser presentada, registrada o procesada posteriormente. Generalmente, son circuitos electrónicos que amplifican, filtran, adaptan impedancias, modulan, demodulan y digitalizan señales.

Los términos sensor y transductor se utilizan a veces como sinónimos. Sin embargo, sensor sugiere la adquisición de una cantidad física, mientras que transductor sugiere transformación de señales. En la práctica, se denomina sensor al transductor de entrada (señal física/señal eléctrica) y actuador al transductor de salida (señal eléctrica/presentación).

Clasificación de los Sensores

Según el Aporte de Energía

• Pasivos: La energía de la señal de salida procede, en su mayor parte, de una fuente auxiliar (ejemplo: termistor). Debido a esta señal auxiliar, necesitan más conexiones y pueden generar peligros de explosión; pero se puede modificar su sensibilidad cambiando la señal auxiliar.
• Activos: La energía de la salida es suministrada por la entrada (ejemplo: termopar). Son sencillos de conectar, pero no se puede modificar su sensibilidad.

Según la Señal de Salida

• Analógicos: La salida varía en forma continua (ejemplo: potenciómetros). La información está en la amplitud.
• Digitales: La salida varía en forma discreta (ejemplo: encoders). Tienen mayor fidelidad, fiabilidad y exactitud.

Según el Modo de Funcionamiento

• De Deflexión: La magnitud medida produce algún efecto físico, que engendra un efecto similar, pero opuesto, en alguna parte del instrumento (ejemplo: dinamómetro).
• De Comparación: Se busca mantener nula la deflexión mediante un efecto conocido, opuesto al generado por la magnitud a medir (ejemplo: balanza). Estas medidas suelen ser más exactas debido a que el efecto conocido puede ser calibrado con un patrón.

Según el Parámetro Medido

Temperatura

• Switch bimetal: Llave que abre o cierra en función de una temperatura de referencia, del tipo on-off, digital.
• Termocupla: Entrega tensión en función de la temperatura (V/°C).
• PTC (Positive Temperature Coefficient): Varía la resistencia en función de la temperatura, con coeficiente positivo (mayor temperatura, mayor resistencia). La variación puede ir entre 20Ω y 2KΩ.
• NTC (Negative Temperature Coefficient): Varía la resistencia en función de la temperatura, con coeficiente negativo (mayor temperatura, menor resistencia). La variación puede ir entre 50Ω y 1MΩ.
• Juntura semiconductora: Se aprovecha la variación de V_BE con la temperatura (-2mV/°C), que se refleja en un aumento de la corriente de colector.
• Circuitos integrados: Entregan corriente en función de la temperatura (A/°C).

Desplazamiento

• Potenciómetros:
  • Con contacto: Varía la resistencia en función del desplazamiento lineal.
  • Sin contacto: Varía la resistencia en función del desplazamiento angular.
• LVDT (Linear Variable Differential Transformer): Transformador diferencial de variación lineal. Entrega una tensión en función del desplazamiento lineal o una frecuencia en función del desplazamiento angular.
• Sincros: Entregan una tensión en función del desplazamiento angular.
• Inductosyn: Entrega tensión en función del desplazamiento lineal.
• Ópticos:
  • Absolutos: Entregan una combinación en un determinado código binario.
  • Incrementales: Entregan un tren de pulsos.

  En ambos, la señal entregada es función del desplazamiento angular.