Tema 1. Sensores

TEMA 1: SENSORES

INTRODUCCIÓN

Definición:
Un sensor es un dispositivo capaz de medir magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Unamagnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa(Ejemplo un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, una computadora y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito deacondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería.
Terminología:

En general cuando se habla de sensores, se pueden distinguir las siguientes definiciones:

Sensor: Es un dispositivo que recibe una señal o estímulo y responde con una señal eléctrica. Además los sensores puedenser activos o pasivos.

a) Sensor activo: Es un sensor que requiere una fuente externa de excitación como las RTD o células de carga.
b) Sensor pasivo: Es un sensor que no requiere una fuente externa de excitación como los termopares o fotodiodos.
c) Transductor: Es un convertidor de un tipo de energía a otra.
Historia:

Un sensor es cualquier dispositivo que detecta unadeterminada acción externa. Los sensores existen desde siempre, porque el hombre los tiene incluidos en su cuerpo y de diferentes tipos.

El hombre experimenta sensaciones como calor o frío, duro o blando, fuerte o flojo, agradable o desagradable, pesado o no. Y poco a poco le ha ido añadiendo adjetivos a estas sensaciones para cuantificarlas como frígido, fresco, tibio, templado, caliente, tórrido. Esdecir, que día a día ha ido necesitando el empleo de magnitudes medibles más exactas.

Fig. 1.1 Algunos Tipos de Sensaciones (Sensores) Humanas.
Características de un sensor:
Entre las características técnicas de un sensor destacan las siguientes:
* 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 lamagnitud 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, queinfluyen 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.
Tipos de Sensores en general:
Existe una gran cantidad de sensores en el mercado, para poder medir magnitudes físicas, de los que...