Sensores y Transductores: Tipos, Características y Clasificación

Resumen

El documento introduce los conceptos básicos de instrumentación y sensores en electricidad y electrónica. Define sensores, transductores y transmisores, y explica las características más importantes de un sensor, como rango de medida, precisión, sensibilidad o histéresis. Además, clasifica los sensores según el origen de su energía y según el tipo de señal de salida.

Puntos clave

Un sensor-captador detecta una magnitud física y registra sus variaciones, mientras que un transductor convierte una magnitud no interpretable directamente en otra que sí lo es.
Un transmisor transforma la señal del sensor o transductor en una señal normalizada.
Las variables de instrumentación se clasifican en mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares.
La sensibilidad es la relación entre la variación de la salida y la variación de la entrada; la resolución es la mínima variación de entrada detectable.
La histéresis se expresa como el cociente entre la máxima diferencia y el rango de medida, en porcentaje.
Según el origen de la energía, los sensores son moduladores o activos (energía auxiliar) y generadores o pasivos (energía de la entrada).
Según la señal de salida, los sensores pueden ser analógicos, digitales o de todo o nada.

Resumen generado con IA a partir del documento. Ponte a prueba

Instrumentación y Sensores

Esta sección introduce conceptos clave relacionados con la instrumentación y los sensores en el campo de la electricidad y la electrónica.

Definiciones Clave

Sensor-Captador: Elemento que, al estar en contacto con una magnitud física, puede detectarla y registrar sus variaciones.
Transductor: Elemento que transforma una señal de entrada en otra señal, comprensible para el sistema.
RTD (Resistance Temperature Detector): Detector de temperatura resistivo.
Servosistema (o servomecanismo): Sistema de control retroalimentado donde la salida es un elemento mecánico (posición, velocidad o aceleración).
Puente de Wheatstone: Circuito utilizado para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente, formado por cuatro resistencias en un circuito cerrado. Una de ellas es la resistencia a medir.

Las variables de instrumentación se clasifican en seis tipos: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares.

Transductor: Dispositivo que convierte una magnitud física, no interpretable directamente por el sistema, en otra variable que sí lo es.

Transmisor: Circuitería que transforma la señal del sensor o transductor y la convierte en una señal normalizada.

Características de los Sensores

Rango de medida: Diferencia entre los valores máximo y mínimo que el sensor puede medir.
Offset: Desviación del valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula.
Precisión: Error máximo de medida esperado.
Linealidad o no linealidad: Máxima desviación entre la curva de funcionamiento del sensor (en dirección ascendente) y la línea recta que une el punto inicial y final de funcionamiento.
Sensibilidad de un sensor: Relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.
Resolución: Mínima variación de la magnitud de entrada detectable a la salida.
Histéresis: Cociente entre la máxima diferencia y el rango de medida (expresado en %).
Rapidez de respuesta: Tiempo que tarda el sensor en responder a un cambio en la magnitud medida. Puede ser un tiempo fijo o depender de la variación de la magnitud.
Derivas: Magnitudes, distintas a la medida, que influyen en la variable de salida.
Repetitividad: Error esperado al repetir varias veces la misma medición.

Existen otros sensores para diversas magnitudes, como sonido (micrófonos), caudal (caudalímetros), flujo, visión artificial (video CCD o CMOS), etc.

Clasificación de los Sensores

Según el Origen de la Energía

Moduladores o activos: La señal de salida proviene de una fuente de energía auxiliar. La entrada solo controla la salida.
Generadores o pasivos: La energía es suministrada por la entrada.

Según la Señal de Salida

Analógicos: La señal de salida varía de forma continua.
Digitales: La señal de salida varía en forma de saltos discretos. Ofrecen mayor fidelidad y fiabilidad.
Todo o nada: Presentan solo dos estados, separados por un valor umbral de la variable detectada.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre sensor y transductor?

El sensor o captador detecta una magnitud física y registra sus variaciones. El transductor convierte esa magnitud, que el sistema no puede interpretar directamente, en otra variable que sí puede interpretar.

¿Qué es la histéresis de un sensor?

Es el cociente entre la máxima diferencia observada y el rango de medida, expresado en porcentaje.

¿Qué diferencia hay entre sensores activos y pasivos?

Los sensores moduladores o activos usan una fuente de energía auxiliar y la entrada solo controla la salida. Los generadores o pasivos toman su energía de la propia magnitud de entrada.