SENSORES

Propósito: Describir e identificar el funcionamiento de un sensor.

Para que un sistema electrónico de control pueda controlar un proceso o producto es necesario que reciba información de la evolución de determinadas variables físicas del mismo, que en la mayoría no son eléctricas (temperatura, presión, nivel, fuerza, posición, velocidad, desplazamiento, etc.).

Los dispositivos que cumplen esta función reciben el nombre de sensores.

No existe una única definición de sensor aceptada de manera universal. Se considera, en general, que es "todo dispositivo que tiene algún parámetro que es función del valor de una determinada variable física del medio en el cual está situado".

Otro autor lo define de la siguiente manera: "Un sensor es un dispositivo que produce una señal en respuesta a su detección o medida de una propiedad, como posición, fuerza, torque, presión, temeperatura, humedad, velocidad, aceleración o vibración".

La tecnología de los sensores ha llegado a ser un aspecto importante de los procesos y sistemas de manufactura; es esencial para la adquisición correcta de datos y para vigilar, comunicar y controlar las máquinas y los sistemas con computadoras.

Los sensores analógicos producen una señal, como voltaje, proporcional a la cantidad de medida. Los sensores digitales tienen salidad numéricas o digitales, que se pueden transferir en forma directa a las computadoras.

ÁREAS DE APLICACIÓN DE LOS SENSORES:

• Industria automotriz
• Industria aeroespacial
• Medicina
• Industria de manufactura
• Robótica

CARACTERÍSTICAS  IDEALES DE UN SENSOR

Las características mas deseables que queremos obtener de todo sensor, aunque son pocos los sensores que las tienen todas, nos proporcionan una buena idea para seleccionar el sensor mas adecuado a nuestras necesidades.

• EXACTITUD Y PRECISION

Cualquier sensor responde a un principio físico, químico o biológico que permite su funcionamiento, es por eso que todo sensor tendrá limitaciones que serán inherentes a sus principios, y una de estas limitaciones es la exactitud, la EXACTITUD es que el valor verdadero de la variable monitoreada, se pueda DETECTAR SIN ERRORES en la medición, por lo tanto esta debe ser tan alta como sea posible. Y la PRECISION significa que en la medición de la variable, existe o no una pequeña variación aleatoria, es decir la precisión regula el margen de imprecisión instrumental; para entenderlo mejor pongamos el siguiente ejemplo, tenemos un sistema para medir temperatura, el cual tiene una precisión de 0.05 °C, cuando este sistema muestra una lectura de 26.8 °C, significa que la temperatura del proceso o ambiente que se esta midiendo está entre 26.75 °C y 26.85 °C. Normalmente la precisión se expresa como un porcentaje de la escala completa y esta asociada al cálculo de la desviación estándar del instrumento. Así entonces esta precisión debe ser lo mas alta posible.

• VELOCIDAD DE RESPUESTA

El transductor debe de ser capaz de responder rápidamente a los cambios de la variable que se esta monitoreando o detectando; si la medición tiene una cinética mas lenta que la de la propia variable, tendremos que disponer de sistemas de predicción de este valor, si es que el proceso así lo requiere, y no depender solo del valor instrumental.

• CALIBRACIÓN

Debe de ser fácil de calibrar y no debe de necesitar una recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración.

• RANGO DE FUNCIONAMIENTO

El sensor debe de tener un rango de funcionamiento amplio y debe de ser preciso y exacto en todo este rango, sabemos que el rango expresa los límites inferior y superior del instrumento, y muchos de éstos, sobretodo los industriales, permiten definir sub rangos. El rango de trabajo mejora resolución pero no necesariamente la sensibilidad.

• CONFIABILIDAD

Debe de tener una alta confiabilidad, es decir, no debe de estar sujeto a fallos frecuentes durante su funcionamiento.

• COSTO Y FACILIDAD DE OPERACIÓN

El costo para instalar manejar y comprar nuestro sensor debe de adecuarse a nuestro presupuesto, y lo ideal sería que la instalación y el manejo de estos dispositivos no necesite de personal altamente calificado.

• Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
• Precisión: es el error de medida máximo esperado.
• Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
• Linealidad o correlación lineal.
• Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.
• Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida.
• Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
• Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
• Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.