Los sensores son dispositivos complejos que se utilizan a menudo para detectar y responder a señales eléctricas u ópticas. El dispositivo convierte un parámetro físico (temperatura, presión arterial, humedad, velocidad) en una señal que el dispositivo puede medir.
La clasificación de los sensores en este caso puede ser diferente. Hay varios parámetros básicos para la distribución de dispositivos de medición, que se discutirán más adelante. Básicamente, esta separación se debe a la acción de varias fuerzas.
Esto es fácil de explicar usando la medición de temperatura como ejemplo. El mercurio en un termómetro de vidrio se expande y comprime el líquido para convertir la temperatura medida, que puede ser leída por un observador desde un tubo de vidrio calibrado.
Criterios de selección
Hay ciertas características a tener en cuenta al clasificar un sensor. Se enumeran a continuación:
- Precisión.
- Condiciones ambientales: por lo general, los sensores tienen limitaciones de temperatura y humedad.
- Rango - límitemedidas del sensor.
- Calibración: necesaria para la mayoría de los instrumentos de medición, ya que las lecturas cambian con el tiempo.
- Coste.
- Repetibilidad: las lecturas variables se miden repetidamente en el mismo entorno.
Distribución por categoría
Las clasificaciones de los sensores se dividen en las siguientes categorías:
- Número de parámetros de entrada principal.
- Principios de transducción (usando efectos físicos y químicos).
- Material y tecnología.
- Destino.
El principio de transducción es un criterio fundamental que se sigue para una recopilación de información eficaz. Por lo general, el equipo de desarrollo selecciona los criterios logísticos.
La clasificación de los sensores en función de sus propiedades se distribuye de la siguiente manera:
- Temperatura: termistores, termopares, termorresistencias, microcircuitos.
- Presión: fibra óptica, vacío, manómetros de fluido flexibles, LVDT, electrónica.
- Flujo: electromagnético, presión diferencial, desplazamiento posicional, masa térmica.
- Sensores de nivel: presión diferencial, radiofrecuencia ultrasónica, radar, desplazamiento térmico.
- Proximidad y desplazamiento: LVDT, fotovoltaica, capacitiva, magnética, ultrasónica.
- Biosensores: espejo resonante, electroquímico, resonancia de plasmón superficial, potenciométrico direccionable por luz.
- Imagen: CCD, CMOS.
- Gas y química: semiconductores, infrarrojos, conducción, electroquímicos.
- Aceleración: giroscopios, acelerómetros.
- Otros: sensor de humedad, sensor de velocidad, masa, sensor de inclinación, fuerza, viscosidad.
Este es un gran grupo de subsecciones. Cabe señalar que con el descubrimiento de nuevas tecnologías, las secciones se renuevan constantemente.
Asignación de la clasificación del sensor según la dirección de uso:
- Control, medición y automatización del proceso productivo.
- Uso no industrial: aviación, dispositivos médicos, automóviles, electrónica de consumo.
Los sensores se pueden clasificar según los requisitos de alimentación:
- Sensor activo: dispositivos que requieren energía. Por ejemplo, LiDAR (detección de luz y telémetro), celda fotoconductora.
- Sensor pasivo: sensores que no requieren alimentación. Por ejemplo, radiómetros, fotografía cinematográfica.
Estas dos secciones incluyen todos los dispositivos conocidos por la ciencia.
En las aplicaciones actuales, la asignación de la clasificación del sensor se puede agrupar de la siguiente manera:
- Acelerómetros: basados en tecnología de sensores microelectromecánicos. Se utilizan para monitorear a los pacientes que encienden marcapasos. y dinámica del vehículo.
- Biosensores - basados en tecnología electroquímica. Se utiliza para analizar alimentos, dispositivos médicos, agua y detectar patógenos biológicos peligrosos.
- Sensores de imagen: basados en tecnología CMOS. Se utilizan en electrónica de consumo, biometría, control de tráficotráfico y seguridad, así como imágenes informáticas.
- Detectores de movimiento: basados en tecnologías infrarrojas, ultrasónicas y de microondas/radar. Utilizado en videojuegos y simulaciones, activación de luz y detección de seguridad.
Tipos de sensores
También hay un grupo principal. Se divide en seis áreas principales:
- Temperatura.
- Infrarrojos.
- Ultravioleta.
- Sensor.
- Aproximación, movimiento.
- Ultrasonido.
Cada grupo puede incluir subsecciones, si la tecnología se usa incluso parcialmente como parte de un dispositivo en particular.
1. Sensores de temperatura
Este es uno de los grupos principales. La clasificación de sensores de temperatura une a todos los dispositivos que tienen la capacidad de evaluar parámetros basados en el calentamiento o enfriamiento de un tipo particular de sustancia o material.
Este dispositivo recopila información de temperatura de una fuente y la convierte en un formato que otros equipos o personas pueden entender. La mejor ilustración de un sensor de temperatura es el mercurio en un termómetro de vidrio. El mercurio en el vidrio se expande y contrae con los cambios de temperatura. La temperatura exterior es el elemento de partida para medir el indicador. El observador observa la posición del mercurio para medir el parámetro. Hay dos tipos principales de sensores de temperatura:
- Sensores de contacto. Este tipo de dispositivo requiere contacto físico directo con el objeto o portador. ellos tienen el controltemperatura de sólidos, líquidos y gases en un amplio rango de temperatura.
- Sensores de proximidad. Este tipo de sensor no requiere ningún contacto físico con el objeto o medio medido. Controlan sólidos y líquidos no reflectantes, pero son inútiles para gases debido a su transparencia natural. Estos instrumentos utilizan la ley de Planck para medir la temperatura. Esta ley se refiere al calor emitido por la fuente para medir el punto de referencia.
Trabajar con varios dispositivos
El principio de funcionamiento y clasificación de los sensores de temperatura se dividen en uso de la tecnología en otros tipos de equipos. Estos pueden ser tableros en un automóvil y unidades de producción especiales en un taller industrial.
- Termopar: los módulos están hechos de dos cables (cada uno de diferentes aleaciones o metales homogéneos), que forman una transición de medición al conectarse en un extremo. Esta unidad de medida está abierta a los elementos estudiados. El otro extremo del cable termina con un dispositivo de medición donde se forma una unión de referencia. La corriente fluye a través del circuito porque las temperaturas de las dos uniones son diferentes. El voltaje de milivoltios resultante se mide para determinar la temperatura en la unión.
- Los detectores de temperatura de resistencia (RTD) son tipos de termistores que se fabrican para medir la resistencia eléctrica a medida que cambia la temperatura. Son más caros que cualquier otro dispositivo de detección de temperatura.
- Termistores. Son otro tipo de resistencia térmica en la que una granel cambio en la resistencia es proporcional a un pequeño cambio en la temperatura.
2. Sensor de infrarrojos
Este dispositivo emite o detecta radiación infrarroja para detectar una fase específica en el entorno. Como regla general, la radiación térmica es emitida por todos los objetos en el espectro infrarrojo. Este sensor detecta el tipo de fuente que no es visible para el ojo humano.
La idea básica es usar LED infrarrojos para transmitir ondas de luz a un objeto. Se debe usar otro diodo IR del mismo tipo para detectar la onda reflejada del objeto.
Principio de funcionamiento
La clasificación de sensores en el sistema de automatización en esta dirección es común. Esto se debe al hecho de que la tecnología permite utilizar herramientas adicionales para evaluar parámetros externos. Cuando un receptor de infrarrojos se expone a la luz infrarroja, se desarrolla una diferencia de voltaje entre los cables. Las propiedades eléctricas de los componentes del sensor IR se pueden utilizar para medir la distancia a un objeto. Cuando un receptor de infrarrojos se expone a la luz, se produce una diferencia de potencial entre los cables.
Donde corresponda:
- Termografía: De acuerdo con la ley de radiación de los objetos, es posible observar el entorno con o sin luz visible utilizando esta tecnología.
- Calefacción: los infrarrojos se pueden utilizar para cocinar y recalentar alimentos. Pueden quitar el hielo de las alas de los aviones. Los convertidores son populares en la industriacampos como la impresión, el moldeado de plástico y la soldadura de polímeros.
- Espectroscopía: Esta técnica se utiliza para identificar moléculas mediante el análisis de enlaces constituyentes. La tecnología utiliza radiación de luz para estudiar compuestos orgánicos.
- Meteorología: medir la altura de las nubes, calcular la temperatura de la tierra y la superficie es posible si los satélites meteorológicos están equipados con radiómetros de exploración.
- Fotobiomodulación: se utiliza para la quimioterapia en pacientes con cáncer. Además, la tecnología se está utilizando para tratar el virus del herpes.
- Climatología: seguimiento del intercambio de energía entre la atmósfera y la tierra.
- Comunicación: un láser infrarrojo proporciona luz para la comunicación por fibra óptica. Estas emisiones también se utilizan para comunicaciones de corta distancia entre dispositivos móviles y periféricos informáticos.
3. Sensor ultravioleta
Estos sensores miden la intensidad o potencia de la radiación ultravioleta incidente. Una forma de radiación electromagnética tiene una longitud de onda más larga que los rayos X, pero aún así es más corta que la radiación visible.
Un material activo conocido como diamante policristalino se utiliza para medir de forma fiable los rayos ultravioleta. Los instrumentos pueden detectar varios impactos ambientales.
Criterios de selección de dispositivos:
- Rangos de longitud de onda en nanómetros (nm) que pueden ser detectados por sensores ultravioleta.
- Temperatura de funcionamiento.
- Precisión.
- Peso.
- Alcancepotencia.
Principio de funcionamiento
Un sensor ultravioleta recibe un tipo de señal de energía y transmite otro tipo de señal. Para observar y registrar estos flujos de salida, se envían a un medidor eléctrico. Para crear gráficos e informes, las lecturas se transfieren a un convertidor de analógico a digital (ADC) y luego a una computadora con software.
Utilizado en los siguientes electrodomésticos:
- Los fototubos UV son sensores sensibles a la radiación que monitorean el tratamiento UV del aire, el tratamiento UV del agua y la exposición solar.
- Sensores de luz: miden la intensidad del haz incidente.
- Los sensores de espectro UV son dispositivos de carga acoplada (CCD) que se utilizan en la obtención de imágenes de laboratorio.
- Detectores de luz UV.
- Detectores germicidas UV.
- Sensores de fotoestabilidad.
4. Sensor táctil
Este es otro gran grupo de dispositivos. La clasificación de los sensores de presión se utiliza para evaluar los parámetros externos responsables de la aparición de características adicionales bajo la acción de un determinado objeto o sustancia.
El sensor táctil actúa como una resistencia variable según el lugar donde esté conectado.
El sensor táctil consta de:
- Un material totalmente conductor como el cobre.
- Material intermedio aislado como espuma o plástico.
- Material parcialmente conductor.
Al mismo tiempo, no existe una separación estricta. La clasificación de los sensores de presión se establece seleccionando un sensor específico, que evalúa el voltaje emergente dentro o fuera del objeto en estudio.
Principio de funcionamiento
El material parcialmente conductor se opone al flujo de corriente. El principio del codificador lineal es que el flujo de corriente se considera más opuesto cuando la longitud del material a través del cual debe pasar la corriente es mayor. Como resultado, la resistencia del material cambia al cambiar la posición en la que entra en contacto con un objeto totalmente conductor.
La clasificación de los sensores de automatización se basa completamente en el principio descrito. Aquí, los recursos adicionales están involucrados en forma de software especialmente desarrollado. Por lo general, el software está asociado con sensores táctiles. Los dispositivos pueden recordar el "último toque" cuando el sensor está desactivado. Pueden registrar el "primer toque" tan pronto como se activa el sensor y comprender todos los significados asociados con él. Esta acción es similar a mover el mouse de una computadora al otro extremo de la alfombrilla para mover el cursor al otro lado de la pantalla.
5. Sensor de proximidad
Cada vez más, los vehículos modernos utilizan esta tecnología. La clasificación de sensores eléctricos que utilizan módulos de sensor y de luz está ganando popularidad entre los fabricantes de automóviles.
El sensor de proximidad detecta la presencia de objetos que están casi sinpuntos de contacto. Dado que no hay contacto entre los módulos y el objeto percibido ni partes mecánicas, estos dispositivos tienen una larga vida útil y alta confiabilidad.
Diferentes tipos de sensores de proximidad:
- Sensores de proximidad inductivos.
- Sensores de proximidad capacitivos.
- Sensores ultrasónicos de proximidad.
- Sensores fotoeléctricos.
- Sensores Hall.
Principio de funcionamiento
El sensor de proximidad emite un campo electromagnético o electrostático o un haz de radiación electromagnética (como infrarrojos) y espera una señal de respuesta o cambios en el campo. El objeto que se detecta se conoce como el objetivo del módulo de registro.
La clasificación de los sensores según el principio de funcionamiento y finalidad será la siguiente:
- Dispositivos inductivos: hay un oscilador en la entrada que cambia la resistencia de pérdida a la proximidad de un medio conductor de electricidad. Estos dispositivos son los preferidos para objetos metálicos.
- Sensores de proximidad capacitivos: Estos convierten el cambio en la capacitancia electrostática entre los electrodos de detección y tierra. Esto ocurre al acercarse a un objeto cercano con un cambio en la frecuencia de oscilación. Para detectar un objeto cercano, la frecuencia de oscilación se convierte en un voltaje de CC, que se compara con un umbral predeterminado. Estos accesorios son los preferidos para objetos de plástico.
La clasificación de equipos de medición y sensores no se limita a la descripción y los parámetros anteriores. Con el advenimientonuevos tipos de instrumentos de medición, el grupo total está aumentando. Se han aprobado varias definiciones para distinguir entre sensores y transductores. Los sensores se pueden definir como un elemento que detecta energía para producir una variante en la misma forma de energía o en una diferente. El sensor convierte el valor medido en la señal de salida deseada utilizando el principio de conversión.
Según las señales recibidas y creadas, el principio se puede dividir en los siguientes grupos: eléctrico, mecánico, térmico, químico, radiante y magnético.
6. Sensores ultrasónicos
El sensor ultrasónico se utiliza para detectar la presencia de un objeto. Esto se logra emitiendo ondas ultrasónicas desde el cabezal del dispositivo y luego recibiendo la señal ultrasónica reflejada desde el objeto correspondiente. Esto ayuda a detectar la posición, la presencia y el movimiento de los objetos.
Debido a que los sensores ultrasónicos se basan en el sonido en lugar de la luz para la detección, se utilizan ampliamente en la medición del nivel del agua, los procedimientos de exploración médica y en la industria automotriz. Las ondas ultrasónicas pueden detectar objetos invisibles como transparencias, botellas de vidrio, botellas de plástico y láminas de vidrio con sus sensores reflectantes.
Principio de funcionamiento
La clasificación de los sensores inductivos se basa en el alcance de su uso. Aquí es importante tener en cuenta las propiedades físicas y químicas de los objetos. El movimiento de las ondas ultrasónicas difiere según la forma y el tipo de medio. Por ejemplo, las ondas ultrasónicas viajan directamente a través de un medio homogéneo y se reflejan y transmiten de regreso al límite entre diferentes medios. El cuerpo humano en el aire provoca un reflejo significativo y se puede detectar fácilmente.
La tecnología utiliza los siguientes principios:
- Multirreflexión. La reflexión múltiple ocurre cuando las ondas se reflejan más de una vez entre el sensor y el objetivo.
- Zona límite. La distancia de detección mínima y la distancia de detección máxima se pueden ajustar. Esto se llama la zona límite.
- Zona de detección. Este es el intervalo entre la superficie del cabezal del sensor y la distancia mínima de detección obtenida ajustando la distancia de exploración.
Los dispositivos equipados con esta tecnología pueden escanear varios tipos de objetos. Las fuentes ultrasónicas se utilizan activamente en la creación de vehículos.
