Clasificación habitual de los sensores y su aplicación.

En la actual era de la información, los sensores ya han penetrado en campos tan diversos como la producción industrial, el desarrollo espacial, la exploración oceánica, la protección del medio ambiente, la investigación de recursos, el diagnóstico médico, la bioingeniería e incluso la protección de reliquias culturales. No es exagerado decir que, desde el vasto espacio hasta el vasto océano, pasando por diversos sistemas complejos de ingeniería, casi todos los proyectos modernos son inseparables de diversos sensores. Echemos hoy un breve vistazo a los sensores.

1. Definición de sensor
Dispositivo o aparato que puede percibir un valor medido especificado y convertirlo en una señal utilizable de acuerdo con una regla determinada (regla de función matemática), normalmente un dispositivo que consta de un elemento sensible y un elemento de conversión, es decir, un sensor. Los sensores convierten parámetros físicos (por ejemplo: temperatura, tensión arterial, humedad, velocidad, etc.) en señales que pueden medirse eléctricamente. Podemos empezar explicando el ejemplo de la temperatura: el mercurio del termómetro de vidrio hace que el líquido se expanda y se contraiga, convirtiendo la temperatura medida en una temperatura que puede leer un observador en un tubo de vidrio calibrado.

En segundo lugar, el principio de la selección de sensores

A la hora de seleccionar un sensor, hay que tener en cuenta ciertas características, a saber

1. La precisión del sensor sólo tiene que cumplir los requisitos de precisión de todo el sistema de medición, y no tiene por qué ser demasiado alta. Normalmente, cuanto mayor es la precisión, más caro es.

2. Rango de tipo de línea--El rango en el que la entrada es proporcional a la salida.

3. Entorno de medición--Generalmente hay requisitos de temperatura/humedad.

4. Calibración--esencial para la mayoría de los equipos de medición ya que las lecturas cambian con el tiempo

5. Estabilidad--Después de que el sensor se utiliza durante un período de tiempo, su capacidad para mantener el mismo rendimiento se denomina estabilidad.

Tres, la clasificación principal de los sensores

Los sensores se dividen en las siguientes normas:

1. La principal cantidad de entrada (objeto medido), también conocido como el uso, se divide en sensores sensibles a la presión y sensores sensibles a la fuerza, sensores de posición, sensores de nivel de líquido, sensores de consumo de energía, sensores de velocidad, sensores de aceleración, sensores de radiación, sensores sensores térmicos sensores, etc.

2. Finalidad de la medición (mediante efectos físicos y químicos)

Los sensores físicos se fabrican utilizando la característica de que determinadas propiedades físicas de la sustancia medida cambian significativamente. Los sensores químicos están formados por elementos sensibles que pueden convertir magnitudes químicas, como la composición y la concentración de sustancias químicas, en magnitudes eléctricas. Los biosensores se fabrican utilizando las características de diversos organismos o sustancias biológicas para detectar e identificar componentes químicos en los organismos.

3. Proceso de fabricación

4. Según el principio

Sensor de vibración, sensor de humedad, sensor magnético, sensor de gas, sensor de vacío, sensor biológico, etc.

5. Señal de salida

Sensor analógico: Convierte la magnitud no eléctrica medida en una señal eléctrica analógica.

Sensor digital: Convierte la magnitud no eléctrica medida en una señal de salida digital (incluyendo la conversión directa e indirecta).

Sensor pseudodigital: Convertir la cantidad de señal medida en una señal de frecuencia o una señal de salida de período corto (incluida la conversión directa o indirecta).

Sensor de conmutación: Cuando una señal medida alcanza un determinado umbral, el sensor emite una señal de nivel bajo o alto según corresponda.

Cuatro o cinco sensores de uso común

A continuación se explican algunos de los sensores más utilizados, así como sus principios y aplicaciones:

(1), sensor de temperatura

Este dispositivo recoge información sobre la temperatura a partir de una fuente y la convierte en una forma que otros dispositivos o seres humanos puedan entender. El mejor ejemplo de sensor de temperatura es un termómetro de mercurio en vidrio, que se dilata y contrae con los cambios de temperatura. La temperatura externa es la fuente de medición de la temperatura, el observador mira la posición del mercurio para medir la temperatura. Existen dos tipos básicos de sensores de temperatura:

-Sensor de Contacto--Este tipo de sensor requiere contacto físico directo con el objeto o medio que se está detectando. Por ejemplo, un termómetro.

-Sensor sin contacto--Este tipo de sensor no requiere ningún contacto físico con el objeto o medio que se está detectando. Controlan los sólidos y líquidos no reflectantes, pero son inútiles para los gases debido a su transparencia natural. Estos sensores miden la temperatura según la ley de Planck. Esta ley tiene en cuenta el calor irradiado por una fuente de calor para medir la temperatura.

Principios de funcionamiento y ejemplos de diferentes tipos de sensores de temperatura

(i) Termopares: constan de dos hilos (cada uno de una aleación o metal homogéneo diferente) unidos en un extremo para formar una unión de medición, que está abierta al elemento sometido a prueba. El otro extremo del hilo termina en el dispositivo de medición, donde forma la unión de referencia. Como las dos uniones tienen temperaturas diferentes, la corriente fluye por el circuito y los milivoltios resultantes se miden para determinar la temperatura de la unión.

(ii) Detectores de temperatura por resistencia (RTD): son resistencias térmicas fabricadas para cambiar de resistencia cuando cambia la temperatura, y son más caras que cualquier otro dispositivo de detección de temperatura.

(iii) Termistores: son otro tipo de resistencias en las que los grandes cambios de resistencia son directamente proporcionales a los pequeños cambios de temperatura.

(2), sensor de infrarrojos

El dispositivo emite o detecta radiación infrarroja para detectar fases específicas en el entorno. En general, todos los objetos emiten radiación térmica en el espectro infrarrojo, y los sensores infrarrojos detectan esta radiación, que es invisible para el ojo humano.

(3), Sensor UV

Estos sensores miden la intensidad o potencia de la luz UV entrante. Esta radiación electromagnética tiene longitudes de onda más largas que los rayos X, pero sigue siendo más corta que la luz visible. Se está utilizando un material activo conocido como diamante policristalino para un sensor ultravioleta fiable, que detecta la exposición ambiental a la radiación ultravioleta.

(4), sensor táctil

El sensor táctil actúa como una resistencia variable en función de la ubicación del toque. Un sensor táctil consta de una sustancia totalmente conductora, como el cobre, un material espaciador aislante, como la espuma o el plástico, y un material parcialmente conductor.

(5), sensor de proximidad

Los sensores de proximidad detectan la presencia de objetos sin apenas puntos de contacto. Debido a la falta de contacto entre el sensor y el objeto medido y a la ausencia de piezas mecánicas, estos sensores tienen una larga vida útil y una gran fiabilidad. Los distintos tipos de sensores de proximidad son los sensores de proximidad inductivos, los sensores de proximidad capacitivos, los sensores de proximidad ultrasónicos, los sensores fotoeléctricos, los sensores de efecto Hall, etc.

5. Tecnología avanzada de sensores

La tecnología de sensores tiene una amplia gama de aplicaciones en la fabricación. La tecnología avanzada es la siguiente

1. Identificación por código de barras: los productos que se venden en el mercado tienen un Código Universal de Producto (UPC), que es un código de 12 dígitos. Cinco de los números representan al fabricante y los otros cinco al producto. Los seis primeros dígitos se codifican como barras claras y oscuras. El primer dígito indica el tipo de sistema numérico, y el segundo, la paridad, indica la precisión de la lectura. Los seis dígitos restantes se muestran con líneas oscuras y líneas oscuras, en orden inverso a los seis primeros dígitos. El código de barras se muestra en la imagen inferior.

El lector de códigos de barras puede gestionar diferentes estándares de códigos de barras, incluso sin conocer los códigos estándar. El inconveniente de los códigos de barras es que si el código de barras está cubierto de grasa o suciedad, no puede ser leído por un lector de códigos de barras.

En segundo lugar, los transpondedores: en el sector del automóvil se utilizan en muchos casos dispositivos de radiofrecuencia. El transpondedor está oculto dentro de la cabeza de plástico de la llave, invisible para cualquiera. Introduzca la llave en el cilindro de la cerradura de contacto. Al girar la llave, el ordenador envía una señal de radio al transceptor. El ordenador no dejará que se encienda el motor hasta que el transpondedor responda a la señal. Estos transpondedores funcionan con señales de radio.

3. Identificación electromagnética de piezas fabricadas: es similar a la tecnología de códigos de barras, en la que los datos pueden codificarse en una banda magnética. Con la tecnología de banda magnética, los datos pueden leerse aunque el código esté oculto en grasa o suciedad.

Cuatro, ondas acústicas de superficie: este proceso es similar a la identificación por radiofrecuencia. En este caso, la identificación de las piezas se activa mediante una señal de tipo radar y se transmite a largas distancias en comparación con los sistemas de radiofrecuencia.

5. Reconocimiento óptico de caracteres - Se trata de una tecnología de reconocimiento automático que utiliza caracteres alfanuméricos como fuente de información. En Estados Unidos, los centros de procesamiento de correo utilizan el reconocimiento óptico de caracteres. También se utiliza en sistemas de visión y sistemas de reconocimiento de voz.