Sensores y Transductores

Tanto en la industria como en el estudio de la Mecatrónica y todas aquellas ingenierías tecnológicas, el poder monitorear el entorno que nos rodea y poder evaluar éste mismo, nos permite comprender el entorno análogo a lo digital.

¿Pero como logramos pasar esta información al mundo digital?

Para esto fueron creados los sensores, transductores y demás dispositivos capaces de medir el desplazamientos, posición, rangos, velocidades, niveles de flujos, y un sin fin mas.

El término sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se esta midiendo. Por ejemplo, en el caso de un elemento para pedir temperatura mediante una resistencia eléctrica, la cantidad que se mide es la temperatura y el sensor transforma una entrada de temperatura en un cambio en la resistencia.

¿Qué es un transductor?

Un Transductor se define como el elemento que al someterlo a un cambio físico nos entrega una salida con valores análogos.

El tipo de transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa).

Tipos de transductores

Existen dos tipos de transductores: los sensores y los actuadores:

• Los sensores detectan formas de energía, como pueden ser luz o fuerza, y las convierten en una salida de información legible para un sistema electrónico. Por ejemplo, un termopar que produce un cambio medible en la tensión eléctrica cuando se calienta o enfría. O la carga que se genera cuando se aplica una fuerza a un anillo piezoeléctrico.
• Los actuadores también reciben una entrada y generan una salida, pero funcionan en sentido opuesto a un sensor. Un actuador es un transductor que recibe información y produce una salida, consistente en alguna forma de energía física.

Existen varios tipos de actuadores como son:

• Hidráulicos
• Neumáticos
• Eléctricos
• Automáticos

Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicos.

Terminología del funcionamiento de los sensores y transductores mecatrónica

Intervalo
El intervalo de un transductor define los límites entre los cuales puede variar la entrada.

Error
El error es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la cantidad que se mide:
error = valor medido – valor real

Un ejemplo de esto es cuando un sistema de medición marca un valor de temperatura de 25° C, cuando el valor real es de 24° C, el error es +1° C.

Exactitud
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar equivocado. Es por lo tanto, igual a la suma de todos los errores posibles más el error en la exactitud de la calibración del transductor.

Sensibilidad
La sensibilidad es la relación que indica cuanta salida se obtiene por unidad de entrada, es decir, salida/entrada.
Es frecuente que este termino también se utilice para indicar la sensibilidad a otras entradas además de la que se mide, como a cambios ambientales. Entonces, puede haber sensibilidad del transductor a los cambios en la temperatura ambiente, o quizás a las fluctuaciones en el suministro de voltaje de la línea de alimentación.

Error por Histéresis
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma cantidad medida según si el valor se obtuvo mediante un cambio por incremento continuo o por decremento continuo.

Error por no linealidad
Para muchos transductores se supone que en su intervalo de funcionamiento la relación de la entrada y la salida es lineal, es decir, la gráfica de la salida contra la entrada produce una línea recta. Sin embargo, son pocos los transductores que cumplen esta ideal particularidad.

Repetibilidad
La repetibilidad se usa para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida después de aplicar varias veces el mismo valor de entrada. Y se expresa de la siguiente manera.

Estabilidad
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir la misma salida cuando se usa para medir una entrada constante en un periodo.

Banda
La banda muerta o espacio muerto de un transductor es el intervalo de valores de entrada para los cuales no hay salida.

Resolución
Cuando la entrada varía continuamente en todo el intervalo, las señales de salida de algunos sensores pueden cambiar en pequeños escalones. Un ejemplo es el Potenciómetro con devanado de alambre: la salida aumenta escalonada conforme el cursor del potenciómetro pasa de una vuelta del devanado de otra.

Impedancia de salida
Los sensores y transductores que producen una salida eléctrica se enlaza o conecta con un circuito de mecatrónica, es necesario conocer la impedancia de salida ya que ésta se va a conectar en serie o en paralelo con dicho circuito. Al incluir el sensor, el comportamiento del sistema con el que se conecta podría modificarse de manera considerable.

Galería y bibliografía