Fundamentos de Sensores y Transductores Industriales: Parámetros Estáticos y Dinámicos Esenciales

Sensores y Transductores en Automatismos

Los sensores son utilizados en los automatismos industriales para realizar el control de lazo cerrado.

Definiciones Clave

Sensor

Un captador de una magnitud física que es capaz de convertirla en una señal eléctrica.

Transductor

Más complejo que un sensor, incluye un captador y un circuito que condiciona la señal. Es un dispositivo que convierte el valor de una magnitud física en una señal eléctrica codificada, en formato digital o analógico.

Componentes del Transductor

El transductor consta de los siguientes elementos:

1. Elemento sensor: Convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética. Esta es la señal primaria.
2. Bloque de tratamiento de señal: Si existe, filtra, simplifica, linealiza y modifica la señal mediante circuitos eléctricos.
3. Etapa de salida: Porta los amplificadores, interruptores, conversores de código y transmisiones. Adapta la señal a las necesidades de la carga exterior.

Características de los Sensores

La respuesta de los transductores dista de ser lineal, puede tener retardo, posee un rango limitado y se ve afectada por perturbaciones exteriores.

Características Estáticas

Describen el comportamiento del sensor al alcanzar el régimen transitorio, después de ser estabilizado tras recibir un cambio en su entrada.

1. Campo o rango de medida: Intervalo comprendido entre el valor máximo y el mínimo de la magnitud que el sensor es capaz de apreciar.
2. Linealidad: Constante de proporcionalidad entre los incrementos de salida respecto a los incrementos de entrada.
3. Resolución: Mínima diferencia entre dos valores próximos que el sensor es capaz de distinguir.
4. Precisión: Desviación máxima entre la salida que proporciona el sensor y el valor de salida real.
5. Repetibilidad: Desviación máxima entre dos valores obtenidos al medir el mismo valor de entrada bajo las mismas condiciones.
6. Sensibilidad: Mayor o menor variación de salida por unidad de la magnitud de entrada.
7. Ruido: Perturbación que produce una desviación de la salida con respecto a su valor teórico.
8. Histéresis: El valor de la salida depende de si la magnitud que mide se alcanza en sentido creciente o decreciente.

Características Dinámicas

Describen el comportamiento del sensor después de recibir un cambio de entrada y antes de estabilizarse y alcanzar el régimen transitorio.

1. Velocidad de respuesta: Capacidad de un transductor para que la señal de salida siga sin retraso las variaciones de la señal de entrada.
2. Amortiguación: En respuesta a un cambio en escalón de la magnitud de entrada, la señal oscila alrededor del valor final antes de permanecer en ese valor.
3. Estabilidad: La desviación de salida provocada por condiciones ambientales o de alimentación.
4. Efectos térmicos: Rango de temperatura máxima de utilización.
5. Efectos de perturbaciones eléctricas: Señales parásitas superpuestas sobre la señal de salida.

Otras Características Operativas

1. Vida de almacenamiento: Fecha de caducidad o periodo máximo de inactividad.
2. Error de montaje: Deformación mecánica del sensor producida en la fase de instalación.
3. Distancia operativa: Depende del diámetro del sensor, la composición del material y la temperatura.
4. Desplazamiento del cero: Variación de la señal de salida cuando la magnitud de entrada es cero.
5. Calibración: El sensor debe ser fácil de calibrar.
6. Fiabilidad: Debe tener alta fiabilidad operativa.
7. Envejecimiento: Ningún sensor dura para siempre; se refiere al intervalo durante el cual es su vida útil.