domingo, 25 de noviembre de 2007

Clases de Sensores

Sensores de potenciómetro

El potenciómetro de cursor utiliza como principio de medición la equivalencia existente entre la longitud de una resistencia alambrica (en forma de cable o hilo) o de capa (en forma de pista) y su valor óhmico. Actualmente es el sensor de posición mas economico.

Para evitar sobrecargas, generalmente esta aplicada la tensión a la pista de medición a través de pequeñas resistencias en serie Rv (también para el calibrado del punto "cero" y el ajuste de la elevación). La forma dada al contorno de la pista de medición influye en el trazado de la curva característica. La conexión del cursor se efectua generalmente a través de la segunda pista de contacto de igual superficie, que tiene debajo una capa de material conductor de bajo ohmiaje.

Las ventajas de estos sensores son:
  • Estructura sencilla, facil de comprender
  • Margen de medición elevado tanto en recorrido como en tensión a utilizar
  • No se requiere electrónica de adaptación
  • Buena resistencia a tensiones parasitas
  • Amplia gama de temperaturas de funcionamiento (<250ºc)
  • Alta precisión (menor de 1% de desviación)
  • Amplio campo de medición (cubre casi 360º)
  • Ejecución de redundancia sin problemas
  • Facilidad de calibrado (por laser, etc.)
  • Montaje flexible (sobre superficie plana o curvada)
  • Numerosos fabricantes

Desventajas:
  • Desgaste mecánico, abraxión
  • Errores de medición a causa de restos de abrasión
  • Problemas en caso de utilizarlo dentro de un liquido
  • Variación de la resistencia de contacto entre cursor y pista de medición
  • Levantamiento del cursor en caso de fuertes aceleraciones o vibraciones
  • Miniaturización limitada
  • Producción de ruido
Ejemplos de sensores de potenciómetro:
  • Potenciómetro de plato sonda (KE- y L-jetronic)
  • Sensor de ángulo de mariposa (M-Motronic)
  • Sensor de posición del pedal acelerador
  • Sensor de nivel de combustible

Sensores inductivos

De todos los principios de medición de posición sin contactos, los sensores inductivos son particularmente insensibles a las perturbaciones y muy robustos. Las disposiciones de bobinas necesarias para esos sensores requieren sin embargo mucho mas espacio en comparación con los sensores micromecánicos, no facilitando por ejemplo. la realización de un montaje redundante (medición paralela). Ademas la conexión que requieren las bobinas constituye un factor poco favorable respecto a los costes y a la fiabilidad.
Dentro de los sensores inductivos tenemos los "sensores de anillo de cortocircuito". Estan formados por una bobina (1) con nucleo de material magnético dulce (2), generalmente chapeado, en forma de U o de E derecha o curvada. La placa móvil (3) es la que llamamos "anillo de cortocircuito" de material conductor como el cobre o aluminio, que puede desplazarse sobre uno o sobre todos los brazos del núcleo. Este tipo de sensor tiene un valor de inductancia alto y puede funcionar a bajas frecuencias (5 ... 50 kHz según el material y la forma). No es imprescible que se utilicen circuitos electronicos de adaptacion de la señal en el mismo sensor.

Ejemplos de sensores de anillo de cortocircuito

  • Sensores del recorrido de regulación para detectar la posición de la varilla de regulación de las bombas de inyección Diesel en linea
  • Sensor de ángulo en el mecánismo de control de caudal de las bombas rotativas de inyección Diesel

Sensores magnetostáticos
Estos sensores sirven para medir un campo magnetico de corriente continua. Al contrario de los sensores inductivos son mucho mas apropiados para la miniaturización y se pueden fabricar economicamente con los medios de la tecnología de los microsistemas. Dentro de estos sensores los mas extendidos son los galvanomagnéticos (efecto Hall, principalmente).
Los sensores de "efecto Hall" basan su funcionamiento en hacer pasar una corriente eléctrica a través de una una placa Hall (M), en el sentido representado por Iv y a su vez se le somete a la acción de un campo magnético (B) cuyo flujo tenga sentido perpendicular a la corriente eléctrica, cuando se hace variar el flujo magnético aparece una tensión (UH) entre las placas de contacto (D1 y D2). Este efecto es particularmente acusado cuando la placa (M) sometida a la corriente eléctrica y la acción del campo magnético es de un material semiconductor.

Tanto las superficies conductoras situadas en los extremos (D1 y D2), como la placa de semicondutor, permanecen fijos sin someterse a movimiento alguno. El campo magnético (B) es creado por unos imanes permanentes, situados lateralmente sobre la capa de semiconductor. Puede cortarse este campo magnético mediante una pantalla apropiada, de manera que en alguno momentos la placa de semiconductor no este sometida a él. La corriente Iv se mantiene constante por medio de una fuente de alimentación que se conecta a ambos laterales de la placa semiconductora.

Sensores de propagación de ondas
Para la medición de distancias en el automóvil se pueden utilizar diferentes metodos:

  • Sensores acusticos (emision y recepción de impulsos ultrasonicos para medir el tiempo de propagación), zona de alcance de 0,5 .....5 m.
  • Sensores opticos de triangulación o medición del tiempo de propagación mediante la luz del campo infrarrojo inmediato, zona de alcance medio de hasta 50 m, y la detección por radar electromagnético, zona de alcance de hasta 150 m.

Sensores acusticos (ultrasonicos)


Parecido al procedimiento de ecosondeo, los sensores emiten impulsos ultrasonicos de una frecuencia de aprox, 40 kHz y detectan el tiempo que tardan en llegar los impulsos de eco reflejados por obstaculos. La distancia que hay hasta el obstaculo mas cercano se calcula a partir del tiempo de propagación del primer impulso de eco llegado y de la velocidad del sonido en el aire de aprox, 340 m/s.

Sensores electromagnéticos

En su funcionamiento los sensores electromagnéticos (radar) imiten paquetes de ondas milimetricas, que son reflejadas por las superficies de metal o material de alta dielectricidad y son detectados de nuevo por el módulo receptor del radar. La duración y/o frecuencia de las señales recibidas es comparada con la de las señales emitidas. A fin de que la comparación pueda ser utilizada para las interpretaciones deseadas, el paquete de ondas que ha de ser emitido es conformado en función del transcurso frecuencia-tiempo (modulación). Los modos mas conocidos son la modulación de impulsos, en la que se forman impulsos de una dimensión de 10 .... 30 ns, y la modulación de frecuencia, que en el momento de la emisión varia la frecuencia (momentanea) de las ondas en función del tiempo.
La señal recibida ha de ser demodulada para que pueda suministrar la información deseada. Si se trata de una señal de modulación de impulsos, se mide el tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción. La distancia puede ser determinada a partir de esta diferencia de tiempo y en relación con la velocidad de la luz (300.000 km/s).
Si se trata de una modulación de frecuencia, la variación de la frecuencia tiene lugar durante la emisión.