1.5 Criterios de Selección de Sensores y Transductores

(1)

1 Instituto Tecnológico de Chetumal

Ingeniería Eléctrica

Control de Maquinas Eléctricas

1.5 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE SENSORES Y

TRANSDUCTORES.

(2)

Características deseables de los Sensores y Transductores



Exactitud



La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende

por exactitud que el valor verdadero de la variable se pueda detectar sin

errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias

mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor

detectado tendera a ser cero.



Precisión



La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La

precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la

medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de

mediciones será mínima.

2

1.5 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE SENSORES Y

TRANSDUCTORES.

(3)



Rango de funcionamiento



El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y

preciso en todo el rango.



Velocidad de respuesta



El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable

detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.



Calibración



El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos

necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser

mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración

frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la

pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el

uso, lo cual hace necesaria su recalibración



Fiabilidad



El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar sujeto a fallos

frecuentes durante el funcionamiento.

(4)

4 Medida de Temperatura

Características

Sensor

RTD película platino RTD platino bobinada Termopar NTC

Coste del

sensor









Coste del

sistema







Margen de

medida

-200 a 750ºC -200 a 850ºC -270 a 1800ºC -100 a 300ºC

Tolerancias

0,1 % 0,06 % 0,5 % 10%

Estabilidad







Sensibilidad







Linealidad





No lineal

Efecto del

(5)

5 Medida de Presencia

Tipo de

Sensor

Modo de trabajo

Ventajas /

inconvenientes

Aplicaciones

Infrarrojos

(pasivo)

Detección de cambios de luz que recibe un fotodiodo en un área grande Bajo coste Uso sencillo Alcance de metros Poco preciso

Puede ser interferido

No detecta movimientos lentos

Precisa luz Seguridad básica Control de iluminación Infrarrojo (activo) Se incluye emisor infrarrojo en el sistema Bajo coste Uso sencillo Alcance de metros Poco preciso

Puede ser interferido

No detecta movimientos lentos

Seguridad básica Control de iluminación Cámara CCDs (pasivo) Procesamiento digital de imagen captada mediante cámaras de CCDs Muy preciso

Puede permitir más funciones

Alcance modificable Alto coste Diseño complejo Precisa iluminación Seguridad Control de Accesos Monitorización

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6 Tipo de

Sensor

Modo de

trabajo

Ventajas /

inconvenientes

Aplicaciones

Micrófono (pasivo) Detección de ruido mediante sistema piezoeléctrico Sencillo

Muy poco preciso

Facial de interferir Poco sensible Seguridad básica Ultrasonidos (activo) Técnicas de impulso-eco mediante piuezoeléctricos Muy sensible

Permite conocer distancia

No precisa movimiento

Sencillo

Afectado por vibraciones

Omnidireccional

Alcance de pocos metros

Seguridad Control de acceso Control de iluminación Barrera infrarroja (activo) Detectar objeto entre emisor y receptor de infrarrojos Bajo coste Sencillo

Alcance variable, hasta decenas de metros Muy preciso Entrono limpio Seguridad básica Control de accesos y puertas Uso industrial

(7)

7 Medida de Proximidad

Sensor

Alcance

Limitaciones

Usos

Final

de

carrera

Por contacto

Exige contacto Duración limitada Automatismos simples Seguridad Uso industrial

inductivo

0,1 a 20 cm

Solo objetos metálicos

Obj. Grandes Selectivo Automatismos simples Recuento de piezas Seguridad Uso industrial

capacitivo

0,1 a 3 cm

Objetos grandes Corto alcance Selectivo

Barrera

de

luz

0,1 a 10 m

Solo detectan en una línea.

Entornos limpios

Poco selectivo

Reflexión en

espejo

0,1 a 3 m

Solo detectan en una línea.

Entornos limpios

Poco selectivo

Reflexión en

objeto

0,05 a 1m

Alcance dependiente del objeto

Entornos limpios

Poco selectivo

Ultrasonidos

0,1 a 3 m

Poco selectivo

Alcance dependiente del objeto

Poco direccional

(8)

8 Medida de Posición / Velocidad

Angular - Lineal:

o Potenciómetros

o Sensores electromagnéticos

o Inductivos

(9)

9 Medida de Aceleración / Vibración

Tipo

Margen

de medida

Ancho de

banda

Ventajas /

inconvenientes

Aplicaciones

Acelerómetros micromecánicos (MEMS) 1,5 a 250 g 0,1 a 1500 Alta sensibilidad Coste medio Uso sencillo Bajas temperaturas Impacto ABS Airbag Uso en automoción piezoeléctricos 0 a 2000 g 10 a 20000 Sensibilidad media

Uso complejo Bajas temperaturas No funciona en continua Vibración Impacto Uso industrial

Piezoeresistivos 0 a 2000 g 0 a 10000 Continua y alterna

Prestaciones medias

Bajo coste

Vibración

Impacto

Automoción Capacitivos 0 a 1000 g 0 a 2000 Funciona en continua

Bajo ruido

Baja potencia

Excelentes características

Uso general

Uso industrial

Mecánicos 0 a 200 g 0 a 1000 Alta precisión en continua

Lentos Alto coste Navegación inercial Guía de misiles Herramientas nivelación

(10)

10 Medida de Parámetros eléctricos

Característica

Sensor

Resistencia shunt Transformador de corriente Sensor de efecto hall Sensor magneto-rresistivo Sensor de fibra óptica