Fundamentos de Transducción y Clasificación de Sensores en Sistemas de Ingeniería
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Conceptos Fundamentales en Sistemas de Ingeniería
Definiciones Clave
- Variable Física: Es el parámetro de un fenómeno físico que describe su comportamiento.
- Sistema de Ingeniería: Estructura compuesta por:
- Sensor
- Unidad Procesadora
- Sistema de Actuación
- Sensor: Dispositivo que proporciona una respuesta (normalmente mediante la generación de una señal eléctrica) frente a estímulos o señales físicas.
- Transductor: Dispositivo que convierte una variable física en una señal eléctrica.
- Transductor de Entrada: Se utiliza para medir una variable física que será utilizada por el sistema de procesamiento.
- Transductor de Salida: Convierte la señal recibida en una acción (actuación).
Principios de Transducción
Los Principios de Transducción se aplican cuando un transductor se vale de algún principio físico para la transformación de energía.
Clasificación y Características de los Transductores
| Principio | Fundamento Físico | Sensores Comunes | Características Destacadas |
|---|---|---|---|
| Piezoresistivo | Relación entre la resistencia eléctrica y la deformación (tensión mecánica). | Autogeneradores, manómetros digitales, membranas. | Polarización neta. Genera carga eléctrica cuando se aplica una presión externa. |
| Fotoeléctrico | Inducción de un fotón a un material, provocando la emisión de un electrón. | Sensores fotoeléctricos y ópticos. | Alta sensitividad. Se emite un haz luminoso desde el elemento emisor de luz. |
| Químico-Eléctrico | Capacidad de sintetizar, cambiar, modificar, formular y mejorar moléculas, sustancias o compuestos. | Sensores químicos (para el control de gases). | Convierte directamente la energía química almacenada en energía eléctrica. |
| Resistivo | La oposición al paso de la energía a través de él. | Sensores de presión, potenciómetros, strain gauges, circuitos puente. | La resistencia de cada material depende de su volumen. Es diferente al piezoresistivo. |
| Capacitivo | Reacciona ante metales y no metales que, al aproximarse a la superficie activa, sobrepasan una determinada capacidad. | Sensores de proximidad, inerciales y de presión. | Mide la posición lineal. Formado básicamente por dos electrodos o placas y un medio dieléctrico entre estos. |
| Piezoeléctrico | Cambio de polarización del material debido a la deformación generada por una fuerza aplicada. | Sensores piezoeléctricos, sónares. | Mide la presión, la aceleración, la tensión y la fuerza. |
| Ultrasónico | Conversión de la energía mecánica que posee la onda ultrasónica en otra energía. | Sensores ultrasónicos, sónar, giróscopo de vibración, microscopios ultrasónicos. | El impulso que emite se propaga a la velocidad del sonido por el aire. Al encontrar un objeto, es reflejado y vuelve como eco al sensor ultrasónico. |
| Magnético | Se basa en el efecto Hall, que requiere un campo magnético en corriente directa, generado por un imán permanente y una placa conductora. | Detección de posición, arranque de motor, cinturones de seguridad, cierre de puertas. | Convierte un campo magnético a un voltaje equivalente mediante el efecto Hall. Inmune a casi cualquier tipo de suciedad, agua o polvo. |
| Térmico | La energía emitida por un filamento por el que pasa una corriente eléctrica es inversamente proporcional a la presión del gas ambiental. | Termopares, termistores, LC, termómetros de resistencia. | Los coeficientes de dilatación del elemento bimetálico (consta de dos láminas) son muy diferentes entre sí. |