Qué es un sensor? Diferentes tipos de sensores con aplicaciones

Diferentes tipos de sensores con aplicaciones

Introducción a los sensores

El mundo está lleno de sensores. En nuestro día a día, nos encontramos con la automatización en todas las actividades. La automatización incluye el encendido de luces y ventiladores mediante teléfonos móviles, el control de la televisión mediante aplicaciones móviles, el ajuste de la temperatura de la habitación, los detectores de humo, etc. Todo esto se hace con la ayuda de sensores. Hoy en día, cualquier producto basado en sistemas embebidos lleva sensores incorporados.

Hay muchas aplicaciones como la cámara de CCTV controlada por el móvil, aplicaciones de monitorización y predicción del tiempo, etc. Los sensores juegan un papel muy importante en la vigilancia y detección de la salud. Por lo tanto, antes de construir una aplicación que utilice sensores, debemos entender qué hace exactamente un sensor y cuántos tipos de sensores están disponibles.

¿Qué es un sensor?

Un sensor se define como un dispositivo o un módulo que ayuda a detectar cualquier cambio en la cantidad física como la presión, la fuerza o la cantidad eléctrica como la corriente o cualquier otra forma de energía. Después de observar los cambios, el sensor envía la entrada detectada a un microcontrolador o microprocesador.

Finalmente, un sensor produce una señal de salida legible, que puede ser óptica, eléctrica o cualquier forma de señal que corresponda al cambio en la señal de entrada. En cualquier sistema de medición, los sensores desempeñan un papel fundamental. De hecho, los sensores son el primer elemento del diagrama de bloques del sistema de medición, que entra en contacto directo con las variables para producir una salida válida. Ahora que ya sabe lo que significa un sensor, conozcamos algunos de sus tipos y sus aplicaciones.

Clasificación de los sensores

1. Sensores activos y pasivos
2. Sensores analógicos y digitales

Sensores activos:

Los sensores activos son el tipo de sensores que producen una señal de salida con la ayuda de una fuente de excitación externa. Las propiedades físicas propias del sensor varían con respecto al efecto externo aplicado. Por lo tanto, también se les llama Sensores Autogenerados.

Ejemplos: LVDT y galgas extensométricas.

Sensores pasivos:

Los sensores pasivos son el tipo de sensores que producen señal de salida sin la ayuda de un suministro de excitación externo. No necesitan ningún estímulo o tensión adicional.

Ejemplo: El termopar, que genera un valor de tensión correspondiente al calor, aplicado. It does not require any external power supply.

Analog and Digital Sensors

Different types of digital and analog sensors are listed below one by one with their applications.

Different Types of Sensors

There are different types of sensors used to measure the physical properties like heartbeat & pules, Speed, Heat transfer, temperature etc. Types of sensors are listed below and we will discuses the usual types one by one in details with uses and applications.

• Infrared Sensor(IR Sensor)
• Temperature & Thermocouple Sensors
• Proximity Sensor
• Ultrasonic sensor
• Accelerometers & Gyroscope Sensor
• Pressure Sensor
• Hall Effect Sensor
• Load cell
• Light Sensor
• Color Sensor
• Touch Sensor
• Tilt Sensor
• PIR Motion Detector & Vibration Sensor
• Metal detector, Water Flow & Heartbeat Sensor
• Flow and Level Sensor
• Smoke, Fog, Gas, Ethanol & Alcohol Sensor
• Humidity, Soil Moisture & Rain Sensor

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Analog Sensors

The sensor that produces continuous signal with respect to time with analog output is called as Analog sensors. The analog output generated is proportional to the measured or the input given to the system. Generally, analog voltage in the range of 0 to 5 V or current is produced as the output. The various physical parameters like temperature, stress, pressure, displacement, etc. are examples for continuous signals.

Examples: accelerometers, speed sensors, pressure sensors, light sensors, temperature sensors.

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Sensor IR (sensor infrarrojo)

Cuando miramos el espectro electromagnético, la región infrarroja se divide en tres regiones como infrarrojo cercano, infrarrojo medio e infrarrojo lejano. El espectro infrarrojo tiene un rango de frecuencia más alto que el de las microondas y menor que el de la luz visible. Un sensor de infrarrojos se utiliza para emitir y detectar la radiación IR. Por este principio, el sensor IR puede ser utilizado como detector de obstáculos. Hay dos tipos de sensores IR como sensores IR activos y pasivos.

Sensor IR pasivo: Cuando el sensor no utiliza ninguna fuente IR para detectar la energía emitida por los obstáculos, actúa como un sensor IR pasivo. Ejemplos como el termopar, el detector piroeléctrico y los bolómetros son sensores pasivos.

Sensor IR activo: Cuando hay dos componentes que actúan como fuente de IR y detector de IR se denomina sensor activo. El LED o el diodo láser actúan como fuente de IR. El fotodiodo o los fototransistores actúan como detector de IR.

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Temperatura & Thermocouple Sensors

Como se ha comentado el sensor analógico produce señales que varían continuamente con el tiempo. El valor de salida del sensor será muy pequeño en el rango de microvoltios o mili voltios. Debido a esto, los circuitos de acondicionamiento de la señal son necesarios para la amplificación. Los convertidores de analógico a digital (ADC) se utilizan para convertir la señal analógica obtenida en un valor digital.

El sensor de temperatura detecta la temperatura y mide los cambios en la misma. Otros tipos de sensores de temperatura son los termopares, los termistores, los dispositivos de temperatura resistivos (RTD) y los circuitos integrados de sensores de temperatura (LM35), etc.

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Sensor de proximidad

El sensor de proximidad es un tipo de sensor sin contacto utilizado para la detección de objetos. No tiene ningún contacto físico con el objeto. El objeto cuya distancia se va a medir se conoce como objetivo. En un sensor de proximidad se utiliza una luz IR o una radiación electromagnética. Hay diferentes tipos de sensores de proximidad como aplicaciones inductivas, capacitivas, ultrasónicas, etc: Detección de objetos, para medir la velocidad, identificación de la rotación, detección de materiales, sensor de aparcamiento inverso, recuento de objetos.

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Sensor ultrasónico

Los sensores ultrasónicos se utilizan para medir la distancia o el tiempo de recorrido utilizando ondas ultrasónicas. Se utilizará una fuente para emitir ondas ultrasónicas. Después de que la onda golpea el objetivo, las ondas se reflejan y el detector recoge la señal. El tiempo de viaje entre la onda transmitida y la onda reflejada se mide con el sensor ultrasónico. Los sensores ópticos utilizan dos elementos diferentes para el transmisor y el receptor. Mientras que el sensor ultrasónico utiliza un solo elemento para la transmisión y la recepción.

Acelerómetros &Sensor giroscópico

El acelerómetro es un tipo de sensor que se utiliza para detectar cambios en la posición, la velocidad y la vibración detectando el movimiento. Puede ser de tipo analógico o digital. En el acelerómetro analógico, dependiendo del volumen de la aceleración aplicada al acelerómetro, se produce una señal de tensión analógica continua.

Sensor giroscópico para sentir y determinar la orientación con la ayuda de la gravedad de la Tierra, es decir, mide la velocidad angular. La principal diferencia entre los acelerómetros & los sensores giroscópicos es que el giroscopio puede detectar la rotación donde el acelerómetro no puede. En otras palabras, el Giroscopio mide cualquier rotación y no se ve afectado por la aceleración y el Acelerómetro no puede distinguir la rotación de la aceleración y no puede trabajar cuando está en el centro de la rotación.

Sensor de Presión

El sensor de presión funciona en la aplicación de la tensión de entrada y el valor de la presión. Produce una tensión de salida analógica.

Sensor de efecto Hall

El sensor que funciona según el principio del efecto magnético se llama sensor de efecto Hall. El campo magnético es la entrada y la señal eléctrica es la salida. Se aplica un campo magnético externo para activar el sensor de efecto Hall. Todos los imanes tienen dos características importantes: la densidad de flujo y la polaridad. La densidad de flujo magnético está siempre presente alrededor del objeto. Por lo tanto, la salida del sensor de efecto Hall será función de la densidad de flujo.

Aplicaciones: Uno de los principales usos de los sensores magnéticos es en los sistemas de automoción para la detección de la posición, la distancia y la velocidad. Por ejemplo, la posición angular del cigüeñal para el ángulo de encendido de las bujías, la posición de los asientos del coche y los cinturones de seguridad para el control de las bolsas de aire o la detección de la velocidad de las ruedas para el sistema antibloqueo de frenos, (ABS). Los sensores de efecto Hall se utilizan para la detección de la posición del GPS, la detección de la velocidad, para controlar el motor.

Célula de carga

La célula de carga se utiliza para medir el peso. La entrada es la fuerza o la presión y la salida es el valor de la tensión eléctrica. La célula de carga mide el peso del objeto por el método indirecto. Hay algunos tipos de células de carga: célula de carga de viga, célula de carga de un punto y célula de carga de compresión.

Célula de carga de viga: Se utiliza en aplicaciones industriales como maquinaria, pesaje de tanques, equipos médicos

Célula de carga de un punto: Se utilizan para aplicaciones de medición de bajo peso como recogida de residuos y maquinaria

Célula de carga de compresión: Se utiliza para aplicaciones de medición de alto peso como dispositivos médicos, para controlar la bomba.

Aplicaciones de los sensores analógicos

Para detectar pistas ocultas, discontinuidades en metales, compuestos, plásticos, cerámicas, y para la detección del nivel de agua.

Sensores digitales

Cuando los datos se convierten y transmiten digitalmente, se denominan sensores digitales. Los sensores digitales son los que producen señales de salida discretas. Las señales discretas no son continuas con el tiempo y pueden representarse en «bits» para la transmisión en serie y en «bytes» para la transmisión en paralelo. La cantidad de medición se representará en formato digital. La salida digital puede ser en forma de 1 lógico o 0 lógico (ON u OFF). Un sensor digital se compone de un sensor, un cable y un transmisor. La señal medida se convierte en una señal digital dentro del propio sensor sin ningún componente externo. El cable se utiliza para la transmisión a larga distancia.

Sensor de luz

LED digital u Opto-detector utilizado para producir una señal digital para medir la velocidad del eje giratorio. Un disco está unido al eje giratorio. El eje giratorio tiene ranuras transparentes en su circunferencia. Cuando el eje gira a una velocidad, el disco también gira con él. El sensor pasa a través de cada ranura del eje, lo que produce un pulso de salida como 1 lógico o 0 lógico. La salida se muestra en la pantalla LCD después de pasar por el contador/registro.

Acelerómetro digital

Un acelerómetro digital genera una salida de onda cuadrada de frecuencia variable. El método para producir la onda cuadrada es la modulación de ancho de pulso (PWM). La salida de la señal PWM, el ancho de pulso es directamente proporcional al valor de la aceleración.

Otros tipos de sensores digitales son : Sensor digital de temperatura, codificadores, etc.

Aplicaciones de los sensores digitales

1. Detección de fugas en tuberías y cables de gas mediante sensor de presión
2. Monitoreo de la presión en neumáticos
3. Monitoreo del flujo de aire
4. Medición del nivel
5. Inhaladores (dispositivo médico)

Aplicaciones de los sensores en tiempo real

Aplicaciones del sensor IR:

Termómetros de radiación: Funciona gracias a la presencia del sensor IR. La temperatura de un objeto se mide con los termómetros de radiación

Dispositivos de imagen IR: Los sensores IR se utilizan para obtener imágenes de objetos. Se utilizan en las cámaras de termografía, que se utilizan como técnica de imagen no invasiva.

Mando a distancia de TV por infrarrojos: Hoy en día, los mandos a distancia de televisión basados en infrarrojos se utilizan en el hogar y en los cines. Utilizan la luz infrarroja como fuente de comunicación. El mando a distancia del televisor consta de botones y PCB. El PCB consiste en un circuito eléctrico que se utiliza para detectar el botón que se pulsa. Una vez pulsado el botón, la señal se transmite en forma de código Morse. Los transistores se utilizan para amplificar la señal. Finalmente, llega al LED IR. El extremo de la placa de circuito se conectará al LED IR. Se coloca un sensor en el extremo receptor del televisor. El LED IR emitirá luz IR y el sensor la detectará.

Dentro de un coche – Aplicaciones del sensor de dirección: En un vehículo, los sensores de dirección son muy importantes. Miden el ángulo de rotación del volante y ayudan a la navegación. Estos sensores desempeñan un papel para la dirección electrónica y la dirección asistida eléctrica.

Dentro de un teléfono inteligente – Aplicaciones de los sensores: En el mundo actual, cada persona posee un teléfono inteligente. La tecnología móvil se construye con un montón de sensores y tecnología de automatización. Diferentes tipos de sensores como la huella dactilar, el magnetómetro, el giroscopio, el acelerómetro, el barómetro, el termómetro, el sensor de proximidad, el monitor de ritmo cardíaco, los sensores de luz y muchos más.

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