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ÍNDICE
- INTRODUCCIÓN
- CONCEPTO
- CARACTERÍSTICAS
- CLASIFICACIÓN
- SENSORES EN LA INDUSTRIA
- Sensor Inductivo
- Sensor Capacitivo
- Sensor Fotoeléctrico
- Sensor Magnético
- CONCLUSIÓN
Introducción
Los sensores son dispositivos esenciales en la automatización industrial, permitiendo la detección de posiciones, objetos y condiciones de manera precisa. Aunque el mundo de los sensores es extenso —incluyendo su funcionamiento interno, conexiones eléctricas y aplicaciones específicas— en esta entrada nos enfocaremos en conocer los principales tipos que encontramos en la industria y que también podemos utilizar en proyectos personales.
Esta guía está dirigida principalmente al área de automatización industrial. Más adelante prepararé una entrada dedicada a los sensores en electrónica de consumo. Hoy exploraremos la importancia de los sensores, su concepto general, su clasificación y los tipos más comunes como los sensores inductivos, capacitivos, fotoeléctricos y de fibra óptica.
Concepto
Antes que nada, ¿qué son los sensores?, quizá algunos de ustedes que ya estén familiarizados con estos dispositivos puedan tener algun concepto propio, pero veamos una definición concreta. La Real Academia Española define al sensor de la siguiente manera:
"Dispositivo que detecta una determinada acción externa, temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente"
-Real Academia Española, 2023.
En otras palabras, el sensor viene a ser como nuestros sentidos para un equipo. Aquello que nos permite interactuar con el medio que nos rodea, para percibir información y en base a ello realizar cierta acción. Pero más alla, el sensor nos permite obtener información de cantidades físicas que, por su naturaleza, no pueden ser percibidas directamente por los sentidos, además de usar esta información para llevar a cabo una acción de control o simplemente de monitoreo.
Características
Cómo bien lo mencioné en el inicio, existe una gran variedad de sensores, por lo que cada uno de ellos presenta sus propias características. Pero de manera general, les comparto las principales características de los sensores que sin duda alguna necesitamos tomar en cuenta y revisar:
- Sensibilidad. Es la capacidad del sensor para detectar cambios en la variable medida. Un sensor con una alta sensibilidad puede detectar incluso pequeñas variaciones en la magnitud medida.
- Rango de medición. El intérvalo de valores dentro del cual el sensor puede operar correctamente.
- Precisión. Nos indica que tan cerca está la medición del valor real.
- Tiempo de respuesta: Nos indica que tanto le toma al sensor reaccionar ante un cambio en la variable medida.
- Tipo de señal de salida: Ya sea digital o analógica.
Clasificación de los sensores
El número de sensores para las muchas magnitudes física es tan grande que no podemos estudiarlos sin antes tener una clasificación de acuerdo a un criterio. Existen, por lo tanto, diversos criterios en el que nos podemos basar para realizar una clasificación.
Según la señal de salida, los sensores se clasifican en analógicos o digitales:
En los sensores analógicos la salida varía de manera continua dentro de un rango específico. Esto significa que pueden detectar y representar cualquier valor dentro un rango de medición, lo que los hace ideales para medir magnitudes físicas como temperatura, presión o humedad.
Por otra parte, en los sensores digitales, la salida varía en forma de pasos discretos, no requieren por lo tanto conversión analógico-digital y la transmisión de su señal de salida es mucho más fácil. Tiene también mayor fidelidad y mayor fiabilidad, y en muchos casos mayor exactitud, aunque lamentablemente no hay modelos digitales para muchas de las magnitudes físicas de mayor interés.
Según el aporte de energía, los sensores se pueden dividir en moduladores (activos) o generadores (pasivos):
Los sensores generadores generan su propia señal eléctrica como resultado directo del estímulo físico que reciben. No requieren una fuente de energía externa para producir la señal de salida, ya que el propio fenómeno físico proporciona la energía necesaria.
Los sensores moduladores por el contrario, no generan señal por si solos, si no que modulan (alternan) una señal proporcionada por una fuente externa (como una corriente o voltaje), y requieren de una energía externa para funcionar.
Atendiendo el modo funcionamiento, los sensores pueden ser de deflexión o de comparación:
Los sensores que trabajan por deflexión funcionan mediante una respuesta mecánica o directa al estímulo. Es decir, la variable medida provoca un cambio (desplazamiento, presión, deformación, etc.) que puede ser medido directamente o convertido en una señal eléctrica.
Los sensores por comparación, como su nombre lo indica, comparan una señal de referencia con la variable medida, y el resultado de esta comparación permite determinar el valor de la varible.
Cada una de estas clasificaciones tiene su particular interés para diferentes situaciones de medida, sin embargo, no está de más conocerlas. Para el área de la ingeniería electrónica y de la automatización industrial, la clasificación preferida para los sensores es de acuerdo al parámetro variable (resistencia, capacitancia, carga, corriente, inductancia, entre otros).
A manera de resumen y agregando unos ejemplos de sensores para cada clasificación mencionada, se muestra una tabla comparativa:
Sensores en la industria
Ahora que conocemos la definición, características y algunas clasificaciones de los sensores, te compartiré algunos de ellos que sin duda alguna te encontraras en la industria de la automatización y también en algunos proyectos escolares.
Sensor inductivo
El sensor inductivo es un dispositivo que detecta la presencia de objetos metálicos sin necesidad de contacto. Funciona creando un campo magnético el cual cambia al acercarse un metal, lo que permite ser detectado por el sensor y convertirlo en una señal eléctrica para monitoreo o acción.
Tipos:
Según en cómo proyectan el campo magnético y en que aplicaciones se usan, podemos encontrar dos diferentes tipos de sensores inductivos:
- Blindado (Shielded): Los sensores inductivos blindados tienen una carcasa metálica al rededor de la bobina, por lo que el campo magnético se concentra solo hacia el frente del sensor, lo que los hace ideales si se requiere instalarlos a ras de la superficie para evitar interferencias de alrededor.
- No blindado (Unshielded): Los sensores inductivos NO blindados cuentan con la bobina expuesta o con menos protección metálica, por lo que el campo magnético se expande hacia el frente y hacia los lados.
Sensor Capacitivo
Sensor fotoeléctrico
El sensor fotoeléctrico responde a cambios en la intensidad de luz. Requieren, por lo tanto, de un emisor el cual emite la luz y un receptor que percibe la luz generada para el procesamiento de señal.
Existen diferentes fuentes de luz en los sensores fotoeléctricos. A continuación, te muestro las 3 principales que podemos encontrar en estos sensores y sus características:
- Luz Infrarroja: Este tipo de luz no es visible, pero son usadas debido a que permiten detectar objetos a mayores distancias, además de que la luz ambiente artificial no les causa interferencia.
- Luz rojo: Este color es visible, lo que permite una mayor facilidad a la hora de alinear estos sensores al objeto a detectar. Es la mayor usada en el ambiente industrial.
- Color verde: Al igual que la luz roja, es visible, por lo que facilita la alineación. Sin embargo, puede ser afectada por la luz del ambiente intensa. Es la menor usada, ya que tiene aplicaciones específicas, como el distinguir ciertos materiales o colores que reflejan mejor el color verde que otros.
Tipos de sensores fotoeléctricos
Sensor magnético
Conclusión
Debido a la gran cantidad de variables físicas que se pueden medir y los distintos principios de funcionamiento de estos dispositivos, los sensores se clasifican de acuerdo a criterios específicos, siendo la clasificación según el parámetro variable la más utilizada en electrónica y automatización industrial.
Dependiendo de la aplicación a realizar, se seleccionan distintos tipos de sensores. Algunos ejemplos incluyen la medición de niveles de material en tolvas, silos o tanques de agua, el conteo de productos en bandas transportadoras, o la detección de presencia de objetos en operaciones automatizadas, entre muchas otras aplicaciones.
Conocer los principales sensores y sus características no solo es fundamental para comprender cómo opera un equipo, sino también para diagnosticar fallas inesperadas y diseñar soluciones eficientes en proyectos de automatización.
¿Qué te parecio este tema?, ¿Te gustaría que lo explicara más a fondo? Déjame saber tu opinión en los comentarios.
Finalmente te comparto una infografía que preparé sobre este tema para que puedas tenerlo a la mano o si gustas imprimirlo. 😃
¡Saludos!
Enlace: Infografía: Sensores en la Industria.
📸 Créditos de imágenes
- Foto de Homa Appliances en Unsplash
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