Industriarako Sentsoreen Gida: Motak eta Ezaugarriak

Sentsore Motak

Hurbiltasun-detektagailuak

• Induktiboak: Metala detektatzen dute. Ez da kontaktu fisikorik behar.
• Magnetikoak: Eremu magnetikoak detektatzen dituzte. Pneumatikan erabiliak. Ez dute kontaktu fisikorik behar.
• IBE (Muga-etengailu mekanikoak): Kontaktu fisikoa behar dute. Ondorioz, detekzio-denbora motelagoa da. Mekanikoak direnez, azkarrago higatu edo hautsi daitezke. Soilik bi harikoak izan ohi dira.
• Kapazitiboak: Material solidoak eta likidoak detektatzen dituzte.
• Fotozelulak: Kontaktu fisikorik gabe funtzionatzen dute. Detekzio-distantziak oso handiak izan daitezke. Edozein material detekta dezakete zehaztasun handiz. Objektua zein distantziara dagoen neurtzeko gai dira batzuk. Hiru mota nagusi daude:
  • Barrera motakoa: Hartzailea eta igorlea bereizita daude eta biak elikatu behar dira.
  • Erreflexio ez-zuzenekoa (ispiluarekin): Ispilu bat erabiltzen da argi-izpia islatzeko. Argi polarizatua erabil daiteke islapen faltsuak saihesteko.
  • Erreflexio zuzenekoa: Detektatu beharreko materialak berak islatzen du argia. Kontuz ibili behar da objektu garden edo oso islatzaileekin.
• Ultrasoinuak: Ultrasoinu-uhinak erabiltzen dituzte. Objektu bat badago, uhina itzuli egiten da. Gehienezko distantzia 10-15 metrokoa izan ohi da.

Pisu eta Deformazio Sentsoreak

• Galga extentsiometrikoa: Deformazioa neurtzen du erresistentzia elektrikoaren (R) aldaketaren arabera. Pegatina bat bezala itsasten da, eta pieza deformatzean, bere erresistentzia aldatu egiten da.
• Karga-zelula: Deformazioa neurtu beharrean, aplikatutako indarra (pisua) neurtzen du zuzenean. Igogailuetan, baskuletan eta abarretan erabiltzen dira.

Tenperatura-kaptadoreak

Oharra: Hauek seinale analogiko jarraitua ematen duten sentsoreak dira nagusiki, termostatoak ez bezala.

• Termostatoa: Gailu bat da, ez sentsore jarraitua. Nahi den tenperaturara iritsi den edo ez adierazten du (puntu jakin bat aktibatzen/desaktibatzen du). Askotan, bi material ezberdinen dilatazio diferentzialean oinarritzen da.
• Termoerresistentziak (RTD): Erresistentzia elektrikoa (R) tenperaturarekin aldatzen zaien gailuak dira (adibidez, Pt100). Kontaktu fisikoa behar dute neurtu beharreko objektuarekin.
• Termopareak: Bi metal ezberdinen junturan sortzen den tentsio txiki batean oinarritzen dira (Seebeck efektua). Tenperatura-tarte oso zabalak neurtzen dituzte (-270 °C-tik oso tenperatura altuetara, materialen arabera). Transduktore onak dira, nahiz eta sortutako tentsioa txikia izan eta konpentsazioa behar izan.
• Pirometroa (Infragorria): Kontaktu fisikorik gabe neurtzen dute tenperatura, objektuak igortzen duen erradiazio termiko infragorriaren bidez. Erradiazio handiak tenperatura altua adierazten du. Tenperatura oso altuak edo kontakturik gabe neurtu beharrekoak neurtzeko erabiltzen dira.

Emari-neurgailuak

• Kaudalimetroa: Solidoen (hautsak, pikorrak), gasen eta likidoen emaria (bolumena edo masa denbora unitateko) neurtzen dute. Seinale analogikoa edo digitala (pultsuak) ematen dute normalean. Emari motaren eta fluidoaren ezaugarrien arabera kaudalimetro mota ezberdinak daude (magnetikoak, ultrasoinuzkoak, turbinak, etab.). Garestiak izan ohi dira eta normalean instalazio finkoetan erabiltzen dira.

Posizio-kaptadoreak

• Potentziometroak: Erresistentzia aldakorrean oinarritzen dira. Kontaktu fisiko irristakorra dute. Seinale analogikoa (tentsioa) ematen dute posizioaren arabera. Distantzia edo angelu txikiak neurtzeko erabiltzen dira. Mekanikoak direnez, denborarekin higatu eta fidagarritasuna gal dezakete. Linealak eta angeluarrak (birakariak) daude.
• LVDT (Linear Variable Differential Transformer): Kontaktu fisikorik gabeko posizio-sentsore lineala da. Indukzio magnetikoan oinarritzen da. Oso zehatza eta fidagarria da.
• Encoderra (Kodeatzailea): Posizio angeluarra (birakaria) edo lineala eta abiadura neurtzeko erabiltzen da. Seinale digitalak (pultsuak) ematen ditu. Inkementalak (posizio erlatiboa) edo absolutuak (posizio zehatza) izan daitezke.

Sentsoreen Ezaugarriak

Ezaugarri Estatikoak

• Neurketa-eremua (Range): Detektatzeko gai den magnitudearen balioen tartea (minimoa eta maximoa).
• Erresoluzioa (Resolution): Neurtu dezakeen magnitudearen aldaketarik txikiena.
• Zehaztasuna (Accuracy): Sentsoreak emandako balioa benetako baliotik zenbat desbideratzen den.
• Errepikagarritasuna (Repeatability): Baldintza berdinetan neurketa bat behin eta berriro egitean emaitza bera (edo oso hurbila) lortzeko gaitasuna.
• Linealtasuna (Linearity): Sarrerako magnitudearen eta irteerako seinalearen arteko erlazioa zenbateraino den lineala (zuzena).
• Sentikortasuna (Sensitivity): Sarrerako magnitudearen aldaketa unitario bakoitzeko irteerako seinalean gertatzen den aldaketa.
• Histeresia (Hysteresis): Irteerako balioa desberdina izatea sarrerako balio bera goranzko edo beheranzko noranzkoan lortzen denean.
• Offset (Zeroaren desbideratzea): Sarrerako magnitudea zero denean (edo erreferentzia-puntuan), sentsoreak zero ez den seinale bat ematea.
• Zeroaren noraeza (Zero drift): Denborarekin edo tenperatura bezalako baldintzen aldaketarekin offset-aren balioa aldatzea.
• Sentikortasunaren noraeza (Sensitivity drift): Denborarekin edo baldintzen aldaketarekin sentikortasunaren balioa aldatzea.

Ezaugarri Dinamikoak

• Erantzun-denbora (Response time): Sarrerako magnitudean bat-bateko aldaketa bat gertatzen denean, irteerako seinaleak aldaketa hori islatzeko (normalean balio finalaren ehuneko jakin batera iristeko) behar duen denbora.

Sentsoreen Funtzionamendua eta Sailkapena

Sentsorea, Transduktorea eta Egokitzapena

Sentsorea magnitude fisiko bat (tenperatura, presioa, posizioa...) magnitude elektriko bihurtzen duen elementua da. Seinale elektriko hau automatara, PLCra edo kontrol-sistemara bidaltzen da, normalean tentsio edo korronte moduan (askotan korronte zuzena, 4-20mA edo 0-10V adibidez).

Sentsoreak sortutako seinale elektrikoa askotan "gordina" edo ahula izaten da (anplitude txikia, zarata, ez-lineala...). Hori dela eta, seinalearen egokitzapena beharrezkoa izaten da. Egokitzapen-zirkuituek seinalea filtratu (zarata kentzeko), anplifikatu (maila egokira igotzeko) eta/edo linealizatu (sarrera-irteera erlazioa lineal bihurtzeko) dezakete.

Transduktore terminoa askotan sentsorea eta seinalearen egokitzapena barne hartzen dituen unitate osoa izendatzeko erabiltzen da.

Sailkapena Energia Elikaduraren Arabera

• Aktiboak: Beraiek sortzen dute seinale elektrikoa neurtzen ari diren energiatik, kanpoko elikadura-iturri gehigarririk behar gabe (adibidez, termoparea, sentsore piezoelektrikoa, zelula fotovoltaikoa). Askotan 2 hari izaten dituzte (seinalerako).
• Pasiboak: Kanpoko elikadura-iturri bat behar dute funtzionatzeko. Sentsorearen propietate fisikoren bat (erresistentzia, kapazitatea, induktantzia) aldatu egiten da neurtutako magnitudearen arabera, eta elikadura-iturri hori behar da aldaketa hori seinale elektriko bihurtzeko (adibidez, termoerresistentzia, galga extentsiometrikoa, potentziometroa). Askotan 3 edo 4 hari izaten dituzte (elikadura + seinalea).

Sailkapena Irteerako Seinalearen Arabera

• Analogikoak: Irteerako seinalea (normalean tentsioa edo korrontea) magnitude fisikoarekiko proportzionala den balio jarraitu bat da. Aldagai fisikoaren neurketa kuantitatiboa eta aldaketa txikiak adierazteko gai dira.
• Digitalak: Irteerako seinalea balio diskretuetan ematen dute. Bi mota nagusi daude:
  • Pultsuetan oinarritutakoak: Irteera pultsu-tren bat da, non pultsuen maiztasuna, zabalera edo kopurua magnitude fisikoarekin erlazionatuta dagoen (adibidez, encoder inkrementalak, kaudalimetro batzuk).
  • Kode digitalean oinarritutakoak: Irteera kode bitar bat da (seriean edo paraleloan) neurtutako balioa zuzenean adierazten duena (adibidez, encoder absolutuak, komunikazio-protokolo digitalak dituzten sentsoreak - I2C, SPI, etab.).
• Bitarrak (edo Diskretuak / ON-OFF): Irteerak bi egoera posible baino ez ditu (adibidez, ON/OFF, kontaktua irekita/itxita, maila logiko altua/baxua, 1/0). Ez dute magnitudearen balio zehatza ematen, baizik eta egoera kualitatibo bat adierazten dute (presentzia/absentzia, maila bat gainditu den/ez, muga bat ukitu den/ez). Adibidez, hurbiltasun-sentsore gehienak, maila-etengailuak, muga-etengailuak, termostatoak.