Los sensores

sensor• Un sensor es un dispositivo capaz de medir

magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.

Reflexivo IS471F• Descripción: Sensor basado en el dispositivo   

SHARP IS471F inmune a interferencias de luz normal. Este sensor incorpora un modulador/demodulador integrado en su carcasa y a través de su patilla 4 controla un diodo LED de infrarrojos externo, modulando la señal que este emitirá, para ser captada por el IS471F que contiene el receptor. cuando un objeto se sitúa enfrente del conjunto emisor/receptor parte de la luz emitida es reflejada y demodulada para activar la salida en la patilla 2 que pasará a nivel bajo si la señal captada es suficientemente fuerte.

Funcionamiento: Como puede verse en el esquema, el sensor se alimenta por sus patitas 1 y 3 y estas corresponden a Vcc y Gnd respectivamente, la patita 2 es la salida del detector y la patita 4 es la salida que modula al led emisor externo. Mediante el potenciómetro P1 se varia la distancia a la que es detectado el objeto. Contra mas baja sea la resistencia de este potenciómetro, mas intensa será la luz emitida por el diodo de IR y por lo tanto mayor la distancia a la que puede detectar el objeto.

Ideas y mejoras: En el circuito anterior lo que vemos es un detector de distancia fija ajustable por un potenciómetro, pero seria posible hacerlo de varias distancias o incluso un detector gradual de distancias. Para varias distancias se podría conmutar  varias resistencias y así calcular la distancia del objeto haciendo pruebas antes, y creando una tabla de equivalencias. Para el detector gradual también seria posible controlando la corriente que le llega al diodo emisor mediante un conversor D/A y un circuito de potencia basado el algún transistor, todo esto controlado por un Controlador

Reflexivo CNY70Descripción: El CNY70 es un pequeño dispositivo con forma de cubo y cuatro patitas que aloja en su interior un diodo emisor de infrarrojos que trabaja a una longitud de onda de 950 nm. y un fototransistor (recetor) estando ambos dispuestos en paralelo y

apuntando ambos en la misma dirección, la distancia entre emisor y receptor es de 2.8 mm. y están separados del frontal del

encapsulado por 1 mm. El la siguiente figura vemos la disposición interna del CNY70

mirando el encapsulado desde arriba, así pues tenemos el diodo emisor de infrarrojos a la izquierda y el fototransistor a la derecha.

Funcionamiento: El fototransistor conducirá mas, contra mas luz reflejada del emisor capte por su base. La salida de este dispositivo es analógica y viene determinada por la cantidad de luz reflejada, así pues para tener una salida digital se podría poner un disparador Trigger Schmitt y así obtener la salida digital pero esto tiene un problema, y es que no es ajustable la sensibilidad del dispositivo y los puntos de activación de histerisis distan algunos milivoltios uno del otro (ver explicación en el esquema de la LDR ). Para solventar este problema muestro el siguiente circuito basado en un amplificador operacional configurado en modo comparador, en la salida del circuito obtendremos una señal cuadrada lista para su interconexión con la entrada de cualquier Controlador.

Ideas y mejoras: Mas que una idea esto es un descuido que tuve al montar el circuito en una protoboard y así comprobé que quitando la resistencia de polarización de 10k que tiene conectada el fototransistor a su emisor hacemos que el circuito se vuelva mucho mas sensible (e inestable también jeje). Con un buen ajuste de la resistencia variable e conseguido detectar superficies reflectantes a una distancia de unos 5 cm. también al pasar la mano por enfrente del sensor se activaba la salida. Supongo que habrá una manera menos inestable de hacer esto así que ya sabéis... a cacharrear y haber que sale  jejeje

BumperDescripción: El bumper es un conmutador de 2 posiciones con muelle de retorno a la posición de reposo y con una palanca de accionamiento mas o menos larga según el modelo elegido.

Funcionamiento: En estado de reposo la patita común (C) y la de reposo (R) están en contacto permanente hasta que la presión aplicada a la palanca del bumper hace saltar la pequeña pletina acerada interior y entonces el  contacto pasa de la posición de reposo a la de activo (A), se puede escuchar cuando el bumper cambia de estado, porque se oye un pequeño clic, esto sucede casi al final del recorrido de la palanca.

Usos: Se usan para detección de obstáculos por contacto directo. No son adecuados para robots de alta velocidad ya que cuando detectan el obstáculo ya están encima y no da tiempo a frenar el robot.

Ideas y mejoras: Pocas mejoras puede tener un dispositivo tan simple pero una buena idea seria utilizar un multiplexor para poner mas bumpers de control en nuestro robot y usar el mínimo de líneas de control

Usos: Se usan para detección de obstáculos por contacto directo. No son adecuados para robots de alta velocidad ya que cuando detectan el obstáculo ya están encima y no da tiempo a frenar el robot.

LDR Descripción: La LDR (Light Dependent Resistor) o resistencia dependiente de la luz, como su propio nombre indica es una resistencia que varia su valor en función de la luz que incide sobre su superficie. Contra mas sea la intensidad de luz que incida en la superficie de la LDR menor será su resistencia y contra menos luz incida mayor será la resistencia. La forma externa puede variar de la mostrada en esta foto ya que este modelo en concreto no es muy común pero la función es la misma.

Funcionamiento: Para hacernos un medidor de luz ambiental o una fotocélula que encienda un determinado proceso en ausencia o presencia de luz podremos hacerlo de dos maneras, usando un amplificador operacional para detectar y ajustar la sensibilidad y punto en que se dispara la salida como en el caso del CNY70 mostrado mas arriba o bien hacerlo como se muestra en el siguiente circuito, que es en base a un disparador trigger schmitt TTL que conformara una señal totalmente compatible TTL para ser aplicada a un microcontrolador o puerta lógica compatible.

Usos: Las LDR se usan para detectar niveles de luz ambiente o seguimiento de luces o linternas, así pues podemos crear un seguidor de luz con varias LDR dispuestas alrededor del robot y hacer que este siga una luz directa que le enfoque, también pueden usarse para encender los focos o luces de balizamiento del robot en ausencia de luz.

Cold Star ValEn algunos sistemas de injection, los fabricantes han diseñado un inyector especial para esta función, este se activa por medio de un switch [interruptor], que se encuentra ubicado muy cerca del termostato sensor de temperatura del agua.Cuando el motor esta frío este inyector surte de gasolina al sistema, cuando el motor calienta se desconecta.Si el motor, ya se encuentra caliente, y este inyector siguiera activado, acusaría fallas, debido a que mantiene la mezcla rica.

SENSOR DE TEMPERATURA

Este sensor funciona como un interruptor, se encuentra ubicado, cerca de la manguera que lleva agua al motor, después del termostato, o sea que sensa la temperatura del agua dentro del motor. Es importante, conocer la función de este sensor, pues, aparte de informar a la computadora, la temperatura del motor, su función de interruptor, activa o desactiva el abanico eléctrico (fan), del radiador.

Si usted desconecta este sensor, se activa una luz (cheek engine)en el tablero y el abanico, se quedaría activado.

AIR MASS SENSORMEDIDOR DE MASA DE AIRE Este medidor lleva en su interior un filamento, muy parecido a lo

que se ve, dentro de un bulbo corriente (foco) La computadora aplica corriente a este filamento; el aire que lo atraviesa dirigiéndose hacia el manifold de admisión, enfría este filamento, la computadora insiste en mantenerlo caliente.

Estas variaciones de voltaje, la computadora las interpreta de acuerdo con elprograma que tienepreestablecido; y como respuesta, activa los inyectores, estos a su vez, rocían la gasolina suficiente para que el motor funcione. teniendo en cuenta que tanto el aire que entro, como la gasolina entregada conformen una mezcla correcta ( 14.7 partes de aire por 1 de gasolina).

Air flow sensorMedidor del flujo de aire Este medidor se diferencia del anterior, porque no lleva filamento, la función de medir lo hace, respondiendo al hecho de que cuando usted acelera, abre la placa de la toma de aire, en ese momento el aire que absorbe el motor viene desde la parte exterior del medidor del flujo de aire; y; al pasar por este empuja la compuerta del medidor, de tal manera que mientras mas aire absorba el motor, mas se abrirá la compuerta.

Sensor de posición de la garganta

Este sensor esta ubicado a un lado de la garganta, lleva un conector eléctrico, por medio del cual recibe de la computadora un voltaje de referencia, cuando aceleramos abrimos el papalote (placa de aceleración), el aire ingresa del exterior, al suceder esto, el voltaje de referencia se altera, la computadora lo interpreta, y de acuerdo con su programa,

activa los inyectores, el tiempo suficiente para que la mezcla aire/gasolina, siempre sea la correcta.

Recuerde que la apertura de descanso o idle, de la garganta viene preajustada de fábrica.

Sensor de posición de cigüeñal

Este sensor, es utilizado, en motores equipados, con el sistemaDIS (sistema de encendido directo).Al no llevar distribuidor, este sensor indica al computador el momento, en que los pistones alcanzan el recorrido máximo de su carrera.Esta señal, la utiliza la computadora, para que en concordancia con el modulo de encendido se genere la chispa, en cada una de las bujías.Generalmente se encuentra ubicado, al frente, cerca de la polea del cigueñal, o a un lado en el bloque de cilindros.Los fabricantes de vehículos, instalan estos Componentes a sus vehículos; pero estos son adquiridos de un mercado globalizado, que como es de entenderse están mas preocupados en vender; que en el control de calidad. De allí, que no debe extrañarnos; la frecuencia de fallas intermitentes de estos estos componentes, confundiendo el criterio de diagnostico de cualquier mecánico; los lectores de códigos no pueden detectar este tipo de fallas; son rápidas y apagan el motor (en estos casos los fabricantes, llaman a los usuarios para corregir el problema).

En el caso de la ilustración, este sensor esta instalado en el bloque de cilindros.

La función es magnética, el cigüeñal, al dar vueltas, alinea un corte, que el sensor detecta; esta señal es enviada al modulo de encendido (pastilla) y de allí al computador.Las fallas de este sensor se manifiestan, por ausencia o deficiencia de chispa en las bujías, confundiéndose con fallas del modulo de encendido.Este sensor al venir, incrustado en elmonoblock, tiene el problema de estar expuesto a la alta temperatura, debido a esto, en determinado momento, revienta y hace panza, haciendo difícil su cambio; en algunos casos, se hace necesario, remover el Carter, para forzar su salida, desde abajo.

SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MANIFOLD

Este sensor mide el vacío dentro del manifold de admisión, la computadora interpreta esta señal, para determinar el monto de gasolina , que el motor requiere en diferentes condiciones de trabajo.Generalmente se encuentra ubicado a un lado, y cerca del motor.

SENSOR DE OXIGENO

Entre todos los sensores, este tiene una función, que podríamos llamarla peculiar, debido a que no recibe un voltaje de referencia; pero debido al material con el que esta construido, genera voltaje; se encuentra instalado cerca, o en el manifold de escape.Este sensor, lleva un conector, un alambre va a la computadora, si tuviera tres, los otros dos sirven para alimentar una resistencia, que se encarga de mantenerlo caliente.

Regulador auxiliar de aire

Este regulador hace las veces de un choke, o, sea que en su interior tiene una especie de bypass [puente], ingresa aire auxiliar cuando el motor esta frío, Para hacer esta función lleva en su interior una especie de ventana que se va cerrando con suavidad, conforme la resistencia que tiene incorporado se va calentando.Su uso es frecuente, en vehículos japoneses, como Nissan, Toyota etc.

CONTROL DE REVOLUCIONES EN DESCANSO

El mas conocido es el usado por la Ford. Este solenoide esta montado en la toma de aire, en este caso, no tenemos medidor de aire. por lo tanto el aire pasa directamente a la garganta, la computadora monitorea el sensor de posición de la garganta para determinar el monto de gasolina que debe entregar; el idle speed control abre y cierra una compuerta de aire interior para estabilizar las revoluciones.

Este regulador necesita que se le ponga mucho cuidado, por que, con frecuencia es la causante de fallas constantes al motor. ( sube y baja de revoluciones en descanso) ralentí. Aunque la función, es la misma, el nombre que reciben, este tipo de componentes varían entre marcas de vehículo, en este caso, Válvula reguladora de aire (by pass air, solenoide).

EGR: válvula de recirculación de gases quemadosEsta válvula trabaja, con vacío, porteado, lo que quiere decir, que solo debe trabajar, cuando aceleramos y estando caliente( si tuviera, un interruptor térmico).

PCV ventilación positiva del Carter

Si esta válvula se tapa, el motor no podría expulsar los gases que se acumulan en el cárter de aceite, dando como consecuencia, un alboroto dentro del Carter obligando al aceite a salir por cualquier lugar.Si esta válvula se rompiera; el funcionamiento del motor seria inestable y perdería potencia; al quitar el tapón de aceite, se notaria la succión, consecuente.

Sensores de turbidez

Los sensores de turbidez aportan una información rápida y práctica de la cantidad relativa de sólidos suspendidos en el agua u otros líquidos. La medición de la conductividad da una medición relativa de la concentración iónica de un líquido dado.

Sensores de presión y fuerza

Los sensores de presión son pequeños, fiables y de bajo costo. Ofrecen una excelente repetitividad y una alta precisión y fiabilidad bajo condiciones ambientales variables. Además, presentan unas características operativas constantes en todas las unidades y una intercambiabilidad sin re calibración.

Sensores de humedad

Los sensores de humedad relativa/temperatura y humedad relativa están configurados con circuitos integrados que proporcionan una señal acondicionada. Estos sensores contienen un elemento sensible capacitivo en base de polímeros que interacciona con electrodos de platino. Están calibrados por láser y tienen una intercambiabilidad de +5% HR, con un rendimiento estable y baja desviación.

Sensor de velocidad del vehículo El sensor de la velocidad del vehículo proporciona una señal de velocidad a la unidad de control del eccs. Dos tipos de sensores de velocidad son empleados, dependiendo en el tipo del velocímetro instalado. Los modelos con velocímetro del tipo de aguja utilizan un interruptor de lámina, que esta instalado en la unidad del velocímetro y se transforma la velocidad del vehículo en una señal de pulso que es enviada a la unidad de control . el velocímetro de tipo digital se compone de un led y un circuito para formar ondas..

Sensor de temperatura de la recirculación de los gases El sensor de la temperatura de la egr es utilizado para monitorear la proporción y flujo de la recirculación de los gases de escape hacia el sistema de admisión

Sensores magnéticos

Los sensores magnéticos se basan en la tecnología magnetoresisitiva SSEC. Ofrecen una alta sensibilidad. Entre las aplicaciones se incluyen brújulas, control remoto de vehículos, detección de vehículos, realidad virtual, sensores de posición, sistemas de seguridad e instrumentación médica.

Sensores de presión

Los sensores de presión están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con microcontroladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviación, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales del sistemas de frenado.

Sensor de temperatura del refrigerante

La información de este sensor aumenta o disminuye el tiempo de apertura de los inyectores dependiendo de la temperatura del motor. También determina cuando el sistema está listo para entrar en ciclo cerrado con el sensor de oxígeno o sonda lambda. Su rango de autoridad es alto

sensor de posición del aceleradorAquí estamos bajando en la jerarquía de los sensores, este sensor si bien es importante no agrega o quita tanto combustible a la mezcla final como lo haría el CTS o el MAF por eso decimos que tiene menor autoridad. Veremos alguna de las funciones que cumple este dispositivo, en primera instancia le indica a la ECU cuando el sistema está en ralentí (en otros sistemas esto se hacía con un switch o interruptor que se accionaba cuando el acelerador estaba en su posición de reposo). También este sensor indica la velocidad de apertura de la mariposa cumpliendo una función similar a la bomba de pique en los carburadores

Sensor de Temperatura del Aire Aspirado

Este sensor realiza un cambio menor en la dosificación final o sea que su autoridad es aún menor, sin embargo no olvidarlo porque el fallo del mismo puede provocar "tironeos" sobretodo en climas fríos. También la ECU lo utiliza para comprobar la racionalidad de las medidas confrontándolo con el CTS ya que por ejemplo ambos sensores deberían producir la misma tensiónde salida en un motor frío.

Sensor de Presión en el tubo de admisión

Este sensor provee una indicación directa de la carga del motor. A mayor presión en la admisión (menor vacío), mayor será la carga y por tanto más combustible será necesario. Este también es un sensor con una capacidad grande para modoficar el tiempo final de la inyección

Sensor de detonacion

Es equivalente a tener un “micrófono” en el block del motor, en caso que se generen detonaciones, la ECU deberá modificar el avance del encendido, atrasándolo.