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dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas y transformarlas en variables eléctricas De Wikipedia, la enciclopedia libre
Un sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del medio, y al variar esta magnitud también varía con cierta intensidad la propiedad, es decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida.
Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión[1], desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud 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 , etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la magnitud que la condiciona o variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Áreas de aplicación de los sensores:[2] Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.
Los sensores analógicos, como los potenciómetros y las resistencias de detección de fuerzas, siguen siendo muy utilizados. Sus aplicaciones incluyen la fabricación y la maquinaria, los aviones y la industria aeroespacial, los coches, la medicina, la robótica y muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana. Existe una amplia gama de otros sensores que miden las propiedades químicas y físicas de los materiales, como los sensores ópticos para medir el índice de refracción, los sensores vibratorios para medir la viscosidad de los fluidos y los sensores electroquímicos para controlar el pH de los fluidos.
La sensibilidad de un sensor indica cuánto cambia su salida cuando cambia la cantidad de entrada que mide. Por ejemplo, si el mercurio de un termómetro se mueve 1 cm cuando la temperatura cambia 1 °C, su sensibilidad es de 1 cm/°C (es básicamente la pendiente dy/dx suponiendo una característica lineal). Algunos sensores también pueden afectar a lo que miden; por ejemplo, un termómetro de temperatura ambiente insertado en una taza de líquido caliente enfría el líquido mientras que el líquido calienta el termómetro. Los sensores suelen estar diseñados para tener un efecto pequeño sobre lo que se mide; hacer el sensor más pequeño a menudo mejora esto y puede introducir otras ventajas.[3]
Los avances tecnológicos permiten fabricar cada vez más sensores a escala microscópica como microsensores utilizando la tecnología MEMS. En la mayoría de los casos, un microsensor alcanza un tiempo de medición significativamente más rápido y una mayor sensibilidad en comparación con los enfoques macroscópicos.[3][4] Debido a la creciente demanda de información rápida, asequible y fiable en el mundo actual, los sensores desechables -dispositivos de bajo coste y fáciles de usar para la monitorización a corto plazo o las mediciones de una sola vez- han adquirido recientemente una importancia cada vez mayor. Gracias a esta clase de sensores, cualquier persona puede obtener información analítica crítica en cualquier momento y lugar, sin necesidad de recalibración ni de preocuparse por la contaminación.[5]
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a la toma de valores desde el sensor, una base de datos, 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 (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un visualizador) 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 de acondicionamiento, por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida.
La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión.
La resolución del sensor o resolución de medida es el cambio más pequeño que se puede detectar en la cantidad que se está midiendo. La resolución de un sensor con salida digital suele ser la resolución numérica de la salida digital. La resolución está relacionada con la precisión con la que se realiza la medición, pero no son lo mismo. La precisión de un sensor puede ser considerablemente peor que su resolución.
Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida.
Un buen sensor obedece las siguientes reglas:
La mayoría de los sensores tienen una función de transferencia lineal. La sensibilidad se define entonces como la relación entre la señal de salida y la propiedad medida. Por ejemplo, si un sensor mide la temperatura y tiene una salida de tensión, la sensibilidad es constante con las unidades [V/K]. La sensibilidad es la pendiente de la función de transferencia. La conversión de la salida eléctrica del sensor (por ejemplo, V) a las unidades de medida (por ejemplo, K) requiere dividir la salida eléctrica por la pendiente (o multiplicar por su recíproco). Además, con frecuencia hay que sumar o restar un desplazamiento. Por ejemplo, debe añadirse -40 a la salida si la salida de 0 V corresponde a una entrada de -40 C.
Para que una señal analógica de un sensor pueda procesarse o utilizarse en un equipo digital, es necesario convertirla en una señal digital, utilizando un conversor analógico-digital.
Dado que los sensores no pueden replicar una función de transferencia ideal, pueden producirse varios tipos de desviaciones que limitan la exactitud del sensor:
Todas estas desviaciones pueden clasificarse como errores sistemáticos o errores aleatorios. En ocasiones, los errores sistemáticos pueden compensarse mediante algún tipo de estrategia de calibración. El ruido es un error aleatorio que puede reducirse mediante procesado de señal, como el filtrado, normalmente a expensas del comportamiento dinámico del sensor.
En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.
| Posición lineal y angular | Potenciómetro | Analógica |
| Encoder | Digital | |
| Sensor Hall | Digital | |
| Desplazamiento y deformación | Galga extensiométrica | Analógica |
| Magnetoestrictivos | A/D | |
| Magnetorresistivos | Analógica | |
| LVDT | Analógica | |
| Velocidad lineal y angular | Dinamo tacométrica | Analógica |
| Encoder | Digital | |
| Detector inductivo | Digital | |
| Servo-inclinómetros | A/D | |
| RVDT | Analógica | |
| Giróscopo | ||
| Aceleración | Acelerómetro | Analógico |
| Servo-accelerómetros | ||
| Fuerza y par (deformación) | Galga extensiométrica | Analógico |
| Sensor de fuerza | Analógico | |
| Sensor de par | Analógico | |
| Multicomponente | Analógico | |
| Presión | Membranas | Analógica |
| Piezoeléctricos | Analógica | |
| Manómetros Digitales | Digital | |
| Caudal | Turbina | Analógica |
| Magnético | Analógica | |
| Temperatura | Termopar | Analógica |
| RTD | Analógica | |
| Termistor NTC | Analógica | |
| Termistor PTC | Analógica | |
| Bimetal - Termostato | I/0 | |
| Sensores de presencia | Inductivos | I/0 |
| Capacitivos | I/0 | |
| Ópticos | I/0 y Analógica | |
| Sensores táctiles | Matriz de contactos | I/0 |
| Piel artificial | Analógica | |
| Visión artificial | Cámaras de video | Procesamiento digital |
| Cámaras CCD o CMOS | Procesamiento digital | |
| Sensor de proximidad | Sensor final de carrera | |
| Sensor capacitivo | Analógica | |
| Sensor inductivo | Analógica | |
| Sensor fotoeléctrico | Analógica | |
| Sensor acústico (presión sonora) | micrófono | Analógica |
| Sensores de acidez | ISFET | |
| Sensor de luz | fotodiodo | Analógica |
| Fotorresistencia | Analógica | |
| Fototransistor | Analógica | |
| Célula fotoeléctrica | Analógica | |
| Sensores captura de movimiento | Sensores inerciales |
Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de otras, por ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de la integración numérica de su aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de
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