Sensores

2. SENSORES
1. Sensores y transductores. 2. Clasificación de los sensores. 3. Características generales.

4. Principios de transducción.
Bibliografía:
R. Pallás Areny, Sensores y Acondicionadores de señal, Ed. Marcombo. J. Fraden, Handbook of Modern Sensors, AIP Press H.N. Norton, Handbook of Transducers, Ed. Prentice Hall. S. Middelhoek, S.A. Audet, Silicon Sensors, Ed. Academic Press1. SENSORES Y TRANSDUCTORES
• Sensor: hace referencia al dispositivo que proporciona una respuesta (normalmente mediante la generación de una señal eléctrica) frente a estímulos o señales físicas o químicas. • Transductor: hace referencia al dispositivo que convierte una señal de una forma de energía en otra señal de naturaleza diferente.
– La conversión puede ser de una señal física o química enuna señal eléctrica (transductor de entrada) o viceversa (transductor de salida o actuador), o incluso puede no involucrar señales eléctricas (por ejemplo, un bimetal convierte cambios de temperatura en cambios de curvatura del dispositivo).

• Al realizar una medida se toma energía del medio donde se mide, y éste se perturba. Por ello, la energía tomada debe ser mínima y la señal de salida(resultado de la transformación de la energía tomada del medio) es pequeña. • El dominio eléctrico de las señales de salida permite la utilización de una gran cantidad de recursos electrónicos para su tratamiento (Cis amplificadores, filtros, etc.), transmisión o almacenamiento.
*A

veces si habla de transductor como el dispositivo que realiza conversiones de energía noeléctricas y el sensor serefiere al dispositivo que realiza la conversión final a señal eléctrica.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES
• Según aporte de energía
– Moduladores: precisan una fuente externa de alimentación. – Generadores: toman únicamente la energía del medio donde miden.

• Según la señal de salida
– Analógicos: la salida varía de forma continua. Normalmente la información está en la amplitud. Cuando lainformación está en la frecuencia se denominan “cuasi-digitales”. – Digitales: la salida varía en pasos discretos.

• Según el modo de funcionamiento
– Deflexión: la magnitud medida genera un efecto físico (deflexión). – Comparación: se intenta mantener nula la deflexión mediante la aplicación de un efecto opuesto al generado por la magnitud medida.

• Según la relación entrada-salida: ordencero, 1er orden, 2º orden • Según el principio físico: resistivo, capacitivo, inductivo, termoeléctrico,
piezoeléctrico, …

• Según la magnitud media: temperatura, presión, aceleración, pH …
* Lectura complementaria:
A Sensor Classification Scheme, R.M. White

3. CARACTERÍSTICAS GENERALES
3.1 Diseño (design)
– Magnitud medida – Características eléctricas – Características mecánicas3.2 Prestaciones (performance)
– Estáticas – Dinámicas – Ambientales 3.3 Fiabilidad (reliability) – Tiempo o ciclos de vida

* Lectura complementaria:

What Transducer Performance Specs Really Mean, R.E. Tasker

3.1 CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
3.1.1 Magnitud medida (measurand)
– Naturaleza: magnitud que es detectada por el sensor (ej. Presión, aceleración, etc).
A veces, la magnitud medidaes usada para calcular otras magnitudes. Idealmente el sensor solo responde a una magnitud de entrada (la salida es solo función de una magnitud) pero es frecuente que la salida se vea afectada por otras magnitudes (selectividad a una magnitud).

– Rango (range): límites superior e inferior de la magnitud medida. – Span de entrada (input span) o fondo de escala de entrada (input full scale FS):diferencia algebraica entre los límites superior e inferior de la magnitud medida

3.1 CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
3.1.2 Características eléctricas (electrical design characteristics)
Hacen referencia a las interfaces eléctricas del sensor considerado éste como una «caja negra».

source
Vs Ri Rs

input

Vo

Ro

load
RL

SENSOR

S

3.1 CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
3.1.2...