SENSORESPROGRAMA INGENIERIA EN AUTOMATICA INDUSTRIAL

PRESENTADO POR:MARLIO ALEJANDRO CHICUÉ RESTREPO

PRESENTADO A:ING. DIEGO GOMEZ

ELECTRONICA INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

POPAYAN, CAUCA

2015

Sensor

QUE ES UN SENSOR:

Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Estas magnitudes físicas dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo:[temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, PH].

En otras palabras sensor es un dispositivo que responde a un estímulo físico como calor, luz, sonido, presión, magnetismo, o un movimiento en particular y transmite un impulso resultante que es una señal relacionada con la cantidad que se mide.

Esto se realiza en tres fases:

- Un fenómeno físico a ser medido es captado por un Sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física.

- La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal, cuya salida es un voltaje.

- El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D transforma la señal de tensión continua en una señal discreta.

DIFERENCIAS ENTRE UN SENSOR Y UN TRANSDUCTOR:

1. Una de las diferencias principales es que el sensor, está siempre en contacto con su variable de instrumentación, es decir, aprovecha sus propiedades con el fin de adaptar una señal para que pueda ser interpretada mediante otro dispositivo.

2. Los transductores permiten la transformación de un tipo de energía e otro (generalmente energía eléctrica) por si mismos y a diferencia de los sensores generan tal energía por si mismos, estando expuestos a sus correspondientes magnitudes.

3. Los sensores detectan un amplio rango de magnitudes físicas que posteriormente son procesadas en circuitos de control para ser transformadas en cambios de un sistema según la función deseada. Así los transductores generan algún tipo de energía y los sensores la aprovechan para reaccionar ante el ambiente externo.

4. Un transductor siempre requiere de una fuente de energía externa para poder funcionar, en cambio, un sensor, por lo general no necesita de ninguna fuente.

5. El sensor siempre esta con un parámetro (variable) a medir, el transductor no. 6. El sensor siempre es de baja potencia y siempre es unidireccional.

En síntesis:

El sensor convierte una magnitud física en señal eléctrica y el transductor convierte una forma de energía a otra.

Pero si ambos son utilizados para medir alguna magnitud resultan un poco similares.

CLASIFICACION POR VARIABLE FISICA:

Sensores para automoción

Se incluyen sensores de efecto Hall, de presión y de caudal de aire. Estos sensores son de alta tecnología y constituyen soluciones flexibles a un bajo costo. Su flexibilidad y durabilidad hace que sean idóneos para una amplia gama de aplicaciones de automoción.

Sensores de caudal de aire

Los sensores de caudal de aire contienen una estructura de película fina aislada térmicamente, que contiene elementos sensibles de temperatura y calor. La estructura de puente suministra una respuesta rápida al caudal de aire u otro gas que pase sobre el chip.

Sensores de corriente

Los sensores de corriente monitorizan corriente continua o alterna. Se incluyen sensores de corriente lineales ajustables, de balance nulo, digitales y lineales. Los sensores de corriente digitales pueden hacer sonar una alarma, arrancar un motor, abrir una válvula o desconectar una bomba. La señal lineal duplica la forma de la onda de la corriente captada, y puede ser utilizada como un elemento de respuesta para controlar un motor o regular la cantidad de trabajo que realiza una máquina.

Sensores de efecto Hall

Estos sensores del efecto Hall sirven para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición.

Sensores de humedad

Se basan en que el agua no es un material aislante como el aire sino que tiene una conductividad eléctrica; por esa razón el Reglamento de Baja Tensión prohíbe la presencia de tomas de corrientes próximas al medio.

Por lo tanto un par de cables eléctricos desnudos (sin cinta aislante recubriéndolos) van a conducir una pequeña cantidad de corriente si el ambiente es húmedo; si colocamos un transistor en zona activa que amplifique esta corriente tenemos un detector de humedad. 

Sensores de presión y fuerza

Los sensores de presión son pequeños, fiables y de bajo costo. Ofrecen una excelente repetitividad y una alta precisión y fiabilidad bajo condiciones ambientales variables. Además, presentan unas características operativas constantes en todas las unidades y una intercambiabilidad sin re calibración.

Sensores de temperatura

Los sensores de temperatura se catalogan en dos series diferentes: TD y HEL/HRTS. Estos sensores consisten en una fina película de resistencia variable con la temperatura (RTD) y están calibrados por láser para una mayor precisión e intercambiabilidad. Las salidas lineales son estables y rápidas.

Sensores de turbidez

Los sensores de turbidez aportan una información rápida y práctica de la cantidad relativa de sólidos suspendidos en el agua u otros líquidos. La medición de la conductividad da una medición relativa de la concentración iónica de un líquido dado.

Sensores magnéticos

Los sensores magnéticos se basan en la tecnología magnetoresisitiva SSEC. Ofrecen una alta sensibilidad. Entre las aplicaciones se incluyen brújulas, control remoto de vehículos, detección de vehículos, realidad virtual, sensores de posición, sistemas de seguridad e instrumentación médica.

Sensores de presión

Los sensores de presión están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con micro controladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviación, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado.

Sensores por ultrasonidos

Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoeléctrico, ya que se emite una señal, esta vez de tipo ultrasónica, y esta señal es recibida por un receptor. De la misma manera, dependiendo del camino que realice la señal emitida podremos diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexión.

Sensores de Movimientos

Este tipo de sensores es uno de los más importantes en robótica, ya que nos da información sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos controlar con un grado de precisión elevada la evolución del robot en su entorno de trabajo.

Dentro de este tipo de sensores podemos encontrar los siguientes:

- Sensores de deslizamiento

Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva, o por el contrario que no se caiga de las pinzas del robot por no sujetarlo debidamente.

Su funcionamiento general es simple, ya que este tipo de sensores se encuentran instalados en el órgano aprehensor (pinzas), cuando el robot decide coger el objeto, las pinzas lo agarran con una determinada fuerza y lo intentan levantar, si se produce un pequeño deslizamiento del objeto entre las pinzas, inmediatamente es incrementada la presión le las pinzas sobre el objeto, y esta operación se repite hasta que el deslizamiento del objeto se ha eliminado gracias a aplicar la fuerza de agarre suficiente.

- Sensores de Velocidad

Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero la aplicación más conocida de este tipo de sensores es

la medición de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot. La forma más popular de conocer la velocidad del giro de un motor, es utilizar para ello una dinamo tacométrica acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular, ya que este dispositivo nos genera un nivel determinado de tensión continua en función de la velocidad de giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensión corresponde una determinada velocidad, podremos averiguar de forma muy fiable a qué velocidad gira un motor. De todas maneras, este tipo de sensores al ser mecánicos se deterioran, y pueden generar errores en las medidas.

Existen también otros tipos de sensores para controlar la velocidad, basados en el corte de un haz luminoso a través de un disco perforado sujetado al eje del motor, dependiendo de la frecuencia con la que el disco corte el haz luminoso indicará la velocidad del motor.

- Sensores de Aceleración

Este tipo de sensores es muy importante, ya que la información de la aceleración sufrida por un objeto o parte de un robot es de vital importancia, ya que si se produce una aceleración en un objeto, este experimenta una fuerza que tiende ha hacer poner el objeto en movimiento.

Supongamos el caso en que un brazo robot industrial sujeta con una determinada presión un objeto en su órgano terminal, si al producirse un giro del mismo sobre su base a una determinada velocidad, se provoca una aceleración en todo el brazo, y en especial sobre su órgano terminal, si esta aceleración provoca una fuerza en determinado sentido sobre el objeto que sujeta el robot y esta fuerza no se ve contrarrestada por otra, se corre el riesgo de que el objeto salga despedido del órgano aprehensor con una trayectoria determinada, por lo que el control en cada momento de las aceleraciones a que se encuentran sometidas determinadas partes del robot son muy importantes.

Sensores de contacto

Estos dispositivos, son los más simples, ya que son interruptores que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar.

Sensores ópticos

Detectan la presencia de una persona o de un objeto que interrumpen el haz de luz que le llega al sensor.

APLICACIONES.

1. Detector de luz con inversor de giro.

Descripción detallada del funcionamiento de circuito:

Cuando disminuye el nivel de luminosidad ocurre lo siguiente:

1. Baja el nivel de luz.2. Sube la R del LRD.3. Sube la tensión en el LDR.4. Baja la tensión en el potenciómetro.5. Baja la V(base-emisor) y si ésta es menor de 0,7V.6. Transistor en corte.7. Relé desactivado.8. Motor girando en un sentido.

Resumen del funcionamiento del circuito:

Cuando hay suficiente luz el transistor se satura, el relé se activa y el motor cambia el sentido de giro.

Cuando aumenta el nivel de iluminación ocurre lo siguiente:

1. Aumenta el nivel de luz.2. Baja la R del LDR.3. Baja la tensión en el LDR.4. Sube la tensión en el potenciómetro.5. Sube V(base-emisor) y si ésta es mayor de 0,7V6. Transistor en saturación.7. Relé activado.8. Cambia el sentido de giro del motor.

2. Detector de temperatura

Descripción detallada del funcionamiento de circuito:

Cuando disminuye la temperatura ocurre lo siguiente:

1. Baja la temperatura.2. Sube la R del NTC.3. Sube la tensión en el NTC.4. Baja la tensión en el potenciómetro.5. Baja la V(base-emisor) y si ésta es menor de 0,7V.6. Transistor en corte.7. Relé desactivado.8. Bombilla apagada..

Cuando aumenta la temperatura ocurre lo siguiente:

1. Aumenta la temperatura.2. Baja la R del NTC.3. Baja la tensión en el NTC.4. Sube la tensión en el potenciómetro.

Resumen del funcionamiento del circuito:

Cuando la temperatura es alta el transistor se satura, el relé se activa y la bombilla se enciende.

5. Sube V(base-emisor) y si ésta es mayor de 0,7 V6. Transistor en saturación.7. Relé activado.8. Bombilla encendida.

3. Detector de humedad

Descripción detallada del funcionamiento de circuito:

Cuando disminuye la humedad ocurre lo siguiente:

1. Baja la humedad.2. Sube la R del SH.3. Sube la tensión en el SH.4. Baja la tensión en el potenciómetro.5. Baja la V(base-emisor) y si ésta es menor de 0,7V.6. Transistor en corte.7. Relé desactivado.8. Bombilla apagada..

Cuando aumenta la humedad ocurre lo siguiente:

1. Aumenta la humedad..2. Baja la R del SH.3. Baja la tensión en el SH.4. Sube la tensión en el potenciómetro.5. Sube V(base-emisor) y si ésta es mayor de 0,7 V6. Transistor en saturación.7. Relé activado.8. Bombilla encendida.

Resumen del funcionamiento del circuito:

Cuando el sensor se pone en contacto con una zona húmeda el transistor se satura, el relé se activa y la bombilla se enciende.

El sensor de humedad (SH) se puede hacer con dos cables separados entre sí unos milímetros.

4. Detector de oscuridad

Descripción detallada del funcionamiento de circuito:

Cuando aumenta el nivel de luminosidad ocurre lo siguiente:

1. Sube el nivel de luz2. Baja la R del LRD3. Baja la tensión en el LDR4. Baja la V(base-emisor) y si ésta es menor de 0,7V5. Transistor en corte6. Relé desactivado7. Bombilla apagada

Cuando disminuye el nivel de iluminación ocurre lo siguiente:

1. Baja el nivel de luz2. Sube la R del LDR3. Sube la tensión en el LDR4. Sube V(base-emisor) y si ésta es mayor de 0,7V5. Transistor en saturación6. Relé activado7. Bombilla encendida.

Resumen del funcionamiento del circuito:

Cuando hay poca luz, el transistor se satura, el relé se activa y la bombilla se enciende.

5. Encendido automático con LDR

Este circuito enciende automáticamente una bombilla mediante un relé cuando la luz ambiente resulta escasa. Por ejemplo, si lo instalamos en una farola de un jardín, esta se encenderá al anochecer y apagará al amanecer.

La LDR (light depending resistor) es el sensor que detecta el nivel de luz. En realidad es una resistencia que varía según la cantidad de luz que incide en ella. Cuando recibe luz su resistencia baja. Deberás de tener la precaución de que no le de directamente la luz procedente de la lámpara que quieres controlar ya que esto provocaría un peor funcionamiento del circuito.

El amplificador operacional LM741 funciona como comparador entre la tenión variable que proviene de la rama de la LDR y una tensión de referencia ajustable mediante el potenciómetro 1.

El potenciómetro 1 de 4K7 sirve para ajustar la sensibilidad del circuito, así regulas en que momento se encenderá o apagará la luz.

El potenciómetro 2 de 1M regula el ciclo de histéresis de la báscula schmitt. Este segundo potenciómetro resuelve el problema que se ocasiona al encenderse la luz, ya que es muy probable que algo de luz de la propia lámpara incida sobre la LDR haciendo que se vuelva a apagar y entrando en un ciclo descontrolado de "enciende apaga enciende apaga...". Inicialmente deberás poner el potenciómetro 2 en la posición de máxima resistencia (1M) Ajustándolo después si tienes problemas de este tipo.

En la sección "componentes" encontrarás las características de los componentes que intervienen en este circuito.