SENSORES

VARIABLES, ESTRATEGIA Y ACONDICIONAMIENTO

TIPOS DE SENSORESSegún la

magnitud eléctrica

PASIVOS

• Resistivos

• Inductivos

• Capacitivos

• Ópticos

• Ultrasónicos

• Piezoeléctricos

ACTIVOS

• Termopares

• Efecto Hall

• Piezoeléctricos

Según la conversión

DIRECTOS

DE ACONDICIONAMIENTO

INTERMEDIO

Según naturaleza de

la señal

ANÁLOGOS

DIGITALES

SEGÚN LA VARIABLE MEDIDA

TEMPERATURA PRESIÓN VELOCIDAD CAUDAL

LUZ HUMO NIVEL DISTANCIA

PRESENCIA IMAGEN PH FLUJO MÁSICO

ELECTROCARDIOGRAMA

RAYOS X …..

TRANSDUCTOR

Es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.

SENSOR – ELEMENTO PRIMARIOEstá siempre en contacto con la variablede instrumentación

CARACTERÍSTICASCampo de medida (range)

CARACTERÍSTICASPrecisión y exactitud

CARACTERÍSTICASSensibilidad

Indica la variación de la salida conrespecto a la entrada (variable a medir).

10mv/°C

CARACTERÍSTICASResolución

Mínima variación de la variable a medir queproduce una variación a la salida.Indica la capacidad del sensor para discernirentre valores muy próximos de la variable deentrada.

CARACTERÍSTICASHistéresis

CARACTERÍSTICASOtras

LinealidadErrorTiempo de respuesta…

SENSORES INDUCTIVOSPor medio de una bobina se detecta la presencia de objetos metálicos.

FUNCIONAMIENTO

Emiten un campo electromagnético alterno. Si un objeto metálico entra en el campo de detección, se inducen corrientes de Foucault en el objeto y se reduce la amplitud de la señal, esto activa el cambio de estado en la salida del sensor.

SENSORES INDUCTIVOS

SENSORES INDUCTIVOS NPN Y PNP

PNP (SUMINISTRO, SOURCING) NPN (DRENADO, SINKING)

A diferencia de los inductivos pueden detectar objetos metálicos y no metálicos

FUNCIONAMIENTOse basa en un circuito oscilante RC y las líneas del campo eléctrico que se cierran a través del aire. La aproximación de un objeto con una constante dieléctrica superior a la del aire, ocasiona el desequilibrio del circuito y el inicio de las oscilaciones.La variación es función también del volumen, densidad y compacticidad del objeto.La mayor parte llevan incorporado un ajuste de sensibilidad para adaptarlo a cada uno de los elementos a detectar

SENSORES CAPACITIVOS

SENSORES CAPACITIVOS

OTROS SENSORES CAPACITIVOS

SENSORES RESISTIVOSVarían la resistencia en función de la variable a medir.

Aprovechan el echo de que muchas variables físicas afectan la resistencia de ciertos materiales.

• Sensores potenciométricos

• Galgas

• RTD

• Termistores

• Magnetoresistencias

POTENCIOMETROS• Rozamiento: Acorta la vida. Suele indicarse la vida

mecánica en ciclos.

• Autocalentamiento: provoca errores, ya que la resistencia varía con la temperatura.

• Vibraciones: pueden provocar pérdida de contacto del cursor sobre la resistencia, por lo que tienen limitación de velocidad de desplazamiento.

GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS• Es un conductor dispuesto de forma que sea

sensible a la deformación lo que provocarácambios en sus dimensiones y por tanto en suresistencia. (Efecto piezoresisitivo)

Miden:DeformaciónPresiónCargaParPosición…

RDTLas RTD (Resistance Temperature Detector) se basan en la variación de la resistencia eléctrica de los metales con la temperatura

Gran estabilidad y precisión.Mayor linealidad que los termopares.Sensibilidad unas 10 veces mayor que la delos termopares.Tiempo de respuesta típicamente entre 0’5 y 5 segundos

AutocalentamientoResistencia de los hilosRequieren fuente de corriente.Caros. RTD’s de niquel o aleaciones son menos caras, pero no son tan estables ni precisas como el platino

CoeficientePlata 0.0038Cobre 0.00393Oro 0.0034Aluminio 0.00391Tungsteno 0.005

Acero 0.0055Nicromo 0.00044Carbon -0.0005Germanio -0.048

𝑅 = 𝑅20[1 + 𝛼20(𝑡 − 20°𝐶)]

DIELÉCTRICOS Y SEMICONDUCTORES (GENERALMENTE)

CONDUCTORES

TERMISTORESA diferencia de las RDT están construidos con semiconductores.

• Bajo coste• Tienen una sensibilidad mucho

mayor que las RTD.• Debido a su alta resistividad pueden

tener una masa muy pequeña, lo quepermite una respuesta rápida. Estaalta resistencia puede permitirdespreciar el efecto de carga de loscables de conexión.

• Su reducida masa provoca problemas de autocalentamiento, por lo que habráque limitar la corriente.

• Su falta de linealidad obliga a un acondicionamiento por software si queremosuna alta precisión.

SENSORES PIEZOELÉCTRICOS

Se basan en el efecto piezoeléctrico, el cual ocurre endeterminados cristales (cuarzo): al ser sometidos atensiones mecánicas adquieren una polarizacióneléctrica y aparece una diferencia de potencial y cargaseléctricas en su superficie.

Se usan para medir presión,aceleración, tensión o fuerza;

SENSORES TERMOELÉCTRICOS

SENSORES INFRARROJOS

SENSORES DE ULTRASONIDO

ENCODER

ENCODER ABSOLUTO

ENCODER INCREMENTAL

ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS ( 2 Y 3 TERMINALES)

ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS

ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS

ALIMENTACIÓN CON FUENTE DE CORRIENTE

EFECTOS DE LA RESISITNECIA DE LAS CONEXIONES – USO DE CONEXIONES

DE 2, 3 Y 4 HILOS

ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS

PUENTE DE WHEATSTONE

𝑉1 = 𝑉+𝑅3

𝑅1 + 𝑅3

𝑉2 = 𝑉+𝑅𝑥

𝑅2 + 𝑅𝑥

𝑉2 − 𝑉1 = 𝑉+𝑅𝑥

𝑅2 + 𝑅𝑥−

𝑅3

𝑅1 + 𝑅3

PUENTE DE WHEATSTONE COMPENSACIÓN TEMPERATURA