Tarea #2: Tipos de sensores y sus caracteristicas

    En el mercado actual extisten miles de sensores de todas formas, tamaños y colores, y su clasificaciòn es basta pero la principal clasificaciòn pueden ser:

1. Sensores de presencia
2. Sensores de temperatura
3. Sensores de Humedad
4. Sensores de Presión
5. Sensores deAlcance
6. Sensores de velocidad
7. Sensores de caudal
8. Sensores de nivel

 Sensores de presencia

    Los sensores de presencia tienen como finalidad determinar la presencia de un objeto en un intervalo de distancia especificado. Este tipo de sensores se pueden utilizar en relación con la forma de agarrar o evitar un objeto. Se suelen basar en el cambio provocado en alguna característica del sensor debido a la proximidad del objeto.

A continuación pasamos a describir algunos de los tipos más importantes de sensores de presencia.

• Sensores Inductivos

Este tipo de sensores se basan en el cambio de inductancia que provoca un objeto metálico en un campo magnético.
Los senosres de este tipo constan básicamente de una bobina y de un imán. Cuando un objeto ferromagnético penetra o abandona el campo del imán el cambio que se produce en dicho campo induce una corriente en la bobina; el funcionamiento es sencillo: si se detecta una corriente en la bobina, algún objeto ferromagnético a entrado en el campo del imán.
Como podemos deducir rápidamente, el gran inconveniente de este tipo de sensores es la limitación a objetos ferromagnéticos, aunque en aplicaciones industriales son bastante habituales.

• Sensores de efecto Hall

El efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material conductor o semiconductor con un campo mágnetico atraves del material. Este tipo de sensores suelen constar de ese elemento conductor o semiconductor y de un imán. Cuando un objeto (ferromagnético) se aproxima al sensor, el campo provocado por el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto aunque, como en el caso anterior, sólo si es ferromagnético.

• Sensores Capacitivos

Están basados en la detección de un cambio en la capacidad del sensor provocado por una superficie próxima a éste. Constan de dos elementos principales; por un lado está el elemento cuya capacidad se altera (que suele ser un condensador formado por electrodos) y por otra parte el dispositivo que detecta el cambio de capacidad ( un circuito electrónico conectado al condensador).
Este tipo de sensores tienen la ventaja de que detectan la proximidad de objetos de cualquier naturaleza; sin embargo, hay que destacar que la sensibilidad disminuye bastante cuando la distancia es superior a algunos milimetros. Además, es muy dependiente del tipo de material.

• Sensores Ultrasónicos

El funcionamiento de estos sensores es bastante simple. Su elemento principal es un transductor electroacústico. Este elemento, en primer lugar, emite unas ondas ultrasonicas; acontinuación pasa a modo de espera, en el que, durante un cierto tiempo, espera la vuelta de las ondas reflejadas en elgún objeto. Si las ondas llegan, quiere decir que hay algún objeto en las proximidades.
Dependiendo del tiempo de conmutación del transductor ( el tiempo que está esperando) se detectará un grado de proximidad u otro. Este tipo de sensores son más independientes del tipo de material que los anteriores y permiten deteción de proximidad a mayores distancias.
 

• Sensores Ópticos

Este tipo de sensores son muy parecidos a los anteriores. En estos, las señales que se transmiten y detectan son luminosas. En los sensores ópticos el emisor y el receptor suelen ser elementos separados. El primero suele ser un diodo emisor de luz (LED) y el receptor un fotodiodo.(informacion tomada de http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/ROB/optativos/Sensores/externos.html).

Sensores de temperatura

  Para empezar hay que saber cuales son los rangos de medicion de estos dispositivos, a contunuacion se expone una tabla de estas caracteristicas:
(tomada de http://www.fing.edu.uy/iimpi/academica/grado/instindustrial/teorico/080306-Sensores-parte_II.temperatura.pdf)

 
Sensores de Humedad


   Existen varios tipos de Sensores de humedad, según el principio físico que siguen para realizar la cuantificación de la misma, para generalizar este basto campo se resume en:

• Mecánicos: aprovechan los cambios de dimensiones que sufren cierto tipos de materiales en presencia de la humedad. Como por ejemplo: fibras orgánicas o sintéticas, el cabello humano,...

• Basados en sales higroscópicas: deducen el valor de la humedad en el ambiente a partir de una molécula cristalina que tiene mucha afinidad con la absorción de agua.

• Por conductividad: la presencia de agua en un ambiente permite que a través de unas rejillas de oro circule una corriente. Ya que el agua es buena conductora de corriente. Según la medida de corriente se deduce el valor de la humedad.

• Capacitivos: se basan sencillamente en el cambio de la capacidad que sufre un condensador en presencia de humedad.

• Infrarrojos: estos disponen de 2 fuentes infrarojas que lo que hacen es absorber parte de la radiación que contiene el vapor de agua.

• Resistivos: aplican un principio de conductividad de la tierra. Es decir, cuanta más cantidad de agua hay en la muestra, mas alta es la conductividad de la tierra.

 (info tamda de http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_humedad)


Sensores de Presión

   En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación. Se puede mencionar un sensor integrado de silicio como el MPX2100 de Motorola, de pequeño tamaño y precio accesible.

Los dispositivos de la serie MPX2100 son piezorresistencias de silicio sensibles a la presión. Proporcionan una variación de tensión exacta y directamente proporcional a la presión que se les aplica. El sensor consta de un diafragma monolítico de silicio para medir el esfuerzo y una fina película con una red de resistencias integradas en un chip. El chips se ajusta, calibra y compensa en temperatura por láser.

 Esquema del interior de algunos sensores de presión

a) Sensor Hall
   1 Generador Hall
   2 Imán permanente
   3 Cuerpo del sensor
   4 Membrana
b) Sensor de presión piezorresistivo
   3 Cuerpo del sensor
   5 Capa de unión
   6 Contacto de aluminio
   7 Pasivación
   8 Piezorresistencia
   9 Capa epitaxiada
   10 Sustrato de silicio
   11 Soporte de vidrio
   12 Capa de unión metálica
c) Sensor de presión capacitivo
   10 Sustrato de silicio
   11 Soporte de vidrio
   13 Placa
d) Sensor de presión monolítico
   10 Sustrato de silicio
   14 Resistencias incorporadas mediante difusión
   15 Carril de silicio
   16 Vacío
   17 Capa de soldadura
En todos:
p Presión

(info. tomada de http://axxon.com.ar/rob/Sensores_presion.htm)

Sensores de Alcance

   Los sensores de alcance miden la distancia desde un punto de referencia ( que suele estar en el propio sensor) hasta objetos que están dentro de un determinado campo de referencia. La detección de alcance se suele usar para la evitación de obstaculos en la navegación de robots móviles.
A continuación examinaremos varias técnicas de detección de alcance.

 # Triangulación

Este es uno de los métodos más sencillos para medir el alcance. El sensor dispone de un emisor y un detector de luz. Un objeto se ilumina por un haz estrecho de luz que barre toda la superficie. Cuando el detector detecta luz en la superficie del objeto se puede calcular la distancia de la parte iluminadaddel objeto al detector con una sencilla relación trigonométrica ( suponiendo que conocemos la distancia del emisor al detector y el ángulo con el que la luz incide en el objeto).

# Iluminación Estructural

Este método se basa en la proyección de una configuración de luz sobre un conjunto de objetos, y en la utilización de la distorsión de la luz para determinar el alcance a los diferentes objetos. La configuración de luz que suele transmitirse es de forma cilíndrica. Una cámara de TV capta la distorsión que se produce en la luz ya apartir del tratamiento de las imagenes de la cámara se puede determinar la distancia del emisor de la luz a los objetos.
El inconveniente principal de este método es que precisa de un tratamiento más o menos complejo de información ( el de las imagenes) que ha de ser realizado por un ordenador.

(info tomada de http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/ROB/optativos/Sensores/externos.html)

Sensores de velocidad

Sensores de velocidad de rotación/velocidad lineal

Magnitudes de medición
Los sensores de velocidad de rotación y de velocidad lineal miden el ángulo descrito o el espacio recorrido por unidad de tiempo. En ambos casos de aplicación en el automóvil se trata generalmente de magnitudes de medición relativas que aparecen entre dos piezas o también en relación con la calzada u otro vehículo. En algunos casos, sin embargo, hay que medir también la velocidad de rotación absoluta en el espacio o alrededor de los ejes del vehículo (giro sobre si mismo y vuelco), parámetro designado a menudo "velocidad de convolución". Así, p. ejemplo., para la regulación de la dinámica de marcha (ESP) hay que detectar la velocidad de giro del vehículo alrededor de su eje vertical. En la figura inferior tenemos un sensor de rotación también conocido como sensor de revoluciones o r.p.m.

Para la detección de la velocidad de rotación relativa se hace una distinción, según el número y el tamaño de las marcas periféricas exploradas de un rotor.

• Sensor incremental de paso estrecho, que permite detectar también hasta cierto grado la velocidad instantánea periférica y/o una subdivisión angular muy fina,
• Sensor segmentado, que distingue un pequeño número de segmentos periféricos (p.ej. el número de cilindros del motor).

Son ejemplos de velocidad de rotación relativa::

• Velocidad de rotación del cigüeñal y del árbol de levas,
• Velocidad de giro de las ruedas (para ABS/ASR/ESP)

Velocidad de rotación de la bomba de inyección diesel.(info. tomada de http://www.mecanicavirtual.org/sensores2.htm).


Sensores de caudal