Detectores de movimiento, como funciona, cual elegir

Escrito por: Marcos | Publicado en la categoría: Electricidad

El sensor de movimiento es un dispositivo electrónico que actúa cuando detecta movimiento

en el área vigilada, sus utilidades son diversas, en algunos casos se utiliza para seguridad y

otras como automatización. Básicamente hay dos tipos diferente según su forma de trabajo:

Sensor de movimiento infrarrojo: son los mas utilizados ya que son los que menos fallas

producen, detectan el cambio de un ambiente vigilado a través de la temperatura de los

cuerpos.

Sensor de movimiento ultrasónico: los detectores ultrasónicos son capases de captar

variaciones en el espacio a través de una onda ultrasónica que recorre el ambiente y vuelve al

detector rebotando en cada objeto que se encuentra en el ambiente, si el dispositivo detecta

un nuevo objeto se activara.

En nuestros tutoriales el detector más utilizado será el infrarrojo, por lo tanto le dedicaremos el

resto del artículo.

Dentro de los sensores infrarrojos hay variedades según la utilidad o conveniencia del usuario.

Como dijimos antes en algunos casos se usa para seguridad, por lo tanto estos detectores

varían principalmente en la tensión de trabajo, los sensores dedicados a alarmas

generalmente trabajan a 5 o 12 volts DC, mientras los detectores de movimiento que activan

una luz se conectan directamente a la red 220 volts o 110 volts AC, dependiendo del país.

Detectores de movimiento que podemos utilizar para activar luces en nuestro hogar.

Características: La tensión de trabajo es de 220v, el ángulo de detección es de 360º por lo que

se puede colocar en el centro de una habitación, el uso mas común es interiores de viviendas,

por ejemplo escaleras, la mayoría de los detectores de movimiento cuentan con una

fotorresistencia interna que permite que el sensor no se active de día para el ahorro de

energía.

Características: este detector es muy útil para exteriores porque está hecho para resistir el

ataque de los agentes climáticos, a diferencia del anterior el ángulo es menor, 180º horizontal

y 90º vertical, su tensión de alimentación es de 220v y se puede regular para que comience a

funcionar de noche, con mayor o menor claridad, además se puede regular el tiempo que

permanecerá encendida la lámpara.

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Conectar una llave de encendido a un sensor de movimiento

Como instalar una fotocélula

SENSORESEncontrarás todo lo referente a los sensores utilizados en la industria

viernes, 10 de diciembre de 2010

CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES

Aunque es un poco complicado realizar una clasificación única, debido a la gran cantidad de sensores que existen actualmente, las siguientes son las clasificaciones mas generales y comunes.

CLASIFICACIÓN DE SENSORES

Los sensores de interés para la manufactura se pueden clasificar como sigue:

Sensores mecánicos: para medir cantidades como posición, forma, velocidad, fuerza, torque, presiòn, vibraciòn, deformación y masa. Sensores eléctricos: para medir voltaje, corriente, carga y conductividad. Sensores magnéticos: para medir campo, flujo y permeabilidad magnética.

Sensores térmicos: para medir temperatura, flujo, conductivadad y calor específico. Otros tipos como acústicos, ultrasónicos, químicos, ópticos, de radiacìón, láser y de fibra óptica.

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De acuerdo con su aplicación, un sensor puede estar formado por materiales metálicos, no metálicos, orgánicos o inorgánicos, y por fluidos, gases, plasmas o semiconductores. Al usar características especiales de esos materiales, los sensores convierten la cantidad o propiedad medida en una salida analógica o digital. Por ejemplo, el funcionamiento de un termómetro ordinario de mercurio, se basa en la diferencia entre la dilatación térmica del mercurio y la del vidrio.

I. Un tipo de clasificación muy básico es diferenciar a los sensores entre PASIVOS o ACTIVOS; los sensores activos generan la señal de salida sin la necesidad de una fuente de alimentación externa, mientras que los pasivos si requieren de esta alimentación para poder efectuar su función. Sensores pasivos:Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por intermedio de una fuente auxiliar. Ejemplo: sensores de parámetros variables (de resistencia variable, de capacidad variable, de inductancia variable). 

Sensores activos o generadores de señal:Son aquellos que generan señales representativas de las agnitudes a medir en forma autónoma, sin requerir de fuente alguna de alimentación. Ejemplo: sensores piezoeléctricos, fotovoltaícos, termoeléctricos, electroquímicos, magnetoeléctricos. 

I. Según el tipo de señal que proveen a la salida: Todo o nada, son los sensores que solo poseen dos estados, y que, estos estados, únicamente están separados por un valor umbral de la variable monitoreada.

Digitales, estos sensores proporcionan una señal codificada en pulsos o sistemas como BCD, binario, etcétera.

Analógicos, estos sensores proporcionan un valor de voltaje o corriente, donde la señal más común utilizada en aplicaciones industriales es un circuito de corriente de 2 hilos y 4-20 mA.

II. Según el tipo de magnitud física a detectar:a. Medición de temperatura.

Pirómetro óptico

Pirómetro de radiación.

Termistor.

Termopar.

b. Medición de esfuerzos y deformaciones.c. Medición de movimiento.

Grandes distancias: Radar, láser, Ultrasonido, etc.Distancias pequeñas:

Métodos ópticos.Métodos inductivos (LDT y VDT).Métodos resistivos y capacitivos.

Posición linear o angular:

Codificadores increméntales.Codificadores absolutos.Transductores capacitivos.

d. Sensores de Presencia o Proximidad.Inductivos.Capacitivos.Fotoeléctricos.De efecto Hall.Radiación.Infrarrojos.

e. Sistemas de visión artificial.Cámaras CCD.

f. Sensores de humedad y punto de rocío.Humedad en aire – gases.Humedad en sólidos.Punto de rocío.

g. Sensores de caudal.De sólidos, líquidos o gases.Presión diferencial.Medidores magnéticos.Medidores por fuerzas de Coriolis.Medidores de área variable.Medidores de desplazamiento positivo.

h. Sensores de nivel.De líquidos y sólidos.

i. Sensores de presión.j. Sensores de Fuerza y par.

Calibrador de tensión.De array táctil.

k. Sensores de intensidad lumínica.l. Sensores de aceleración.m. Sensores de velocidad lineal o angular.n. Sensores táctiles.

Matriz piezoeléctrica, óptica o capacitiva.

Matriz de contactos.

SENSORES DE LUZ

Sensores reflectivos y por intercepción

Los sensores de objetos por reflexión están basados en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser, etc.) y una célula receptora del reflejo de esta señal, que puede ser un fotodiodo, un fototransistor, LDR, incluso chips especializados, como los receptores de control remoto. Con elementos ópticos similares, es decir emisor-receptor, existen los sensores "de ranura" (en algunos lugares lo he visto referenciado como "de barrera"), donde se establece un haz directo entre el emisor y el receptor, con un espacio entre ellos que puede ser ocupado por un objeto.

LDR (Resistor dependiente de luz)

Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms).

FOTOCELDAS

La conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico se llama generación fotovoltaica. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como energía para alimentar circuitos. Esta misma energía se puede utilizar, obviamente, para producir la detección y medición de la luz.

FOTODIODOS

El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una unión PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor está expuesto a la luz a través de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su diseño y construcción será especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Todos los semiconductores tienen esta sensibilidad a la luz, aunque en el caso de los fotodiodos, diseñados específicamente para esto, la construcción está orientada a lograr que esta sensibilidad sea máxima.

FOTOTRANSISTORES

Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, están compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y produzca el efecto fotoeléctrico.

CCD Y CÁMARAS DE VIDEO

La abreviatura CCD viene del inglés Charge-Coupled Device, Dispositivo Acoplado por Carga. El CCD es un circuito integrado. La característica principal de este circuito es que posee una matriz de celdas con sensibilidad a la luz alineadas en una disposición físico-eléctrica que permite "empaquetar" en una superficie pequeña un enorme número de elementos sensibles y manejar esa gran cantidad de información de imagen (para llevarla al exterior del microcircuito) de una manera relativamente sencilla, sin necesidad de grandes recursos de conexiones y de circuitos de control.

SENSORES DE PRESIÓN

En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación.

SENSORES DE FUERZA

La aplicación de una fuerza al área activa de detección del sensor se traduce en un cambio en la resistencia eléctrica del elemento sensor en función inversamente proporcional a la fuerza aplicada.

SENSORES DE CONTACTO

Para detectar contacto físico del robot con un obstáculo se suelen utilizar interruptores que se accionan por medio de actuadores físicos. Un ejemplo muy clásico serían unos alambres elásticos que cumplen una función similar a la de las antenas de los insectos. En inglés les llaman "whiskers" (bigotes), relacionándolos con los bigotes sensibles de los animales como —por ejemplo— los perros y gatos. También se usan bandas metálicas que rodean al robot, o su frente y/o parte trasera, como paragolpes de autos.

SENSORES DE SONIDO

El uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dos aplicaciones: primero, dentro de un sistema de medición de distancia, en el que el micrófono recibe sonidos emitidos desde el mismo robot luego de que éstos rebotan en los obstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema de sonar; y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente y utilizarlo en algún sentido, como recibir órdenes a través de palabras o tonos, y, un poco más avanzado, determinar la dirección de estos sonidos. Como es obvio, ahora que se habla tanto de robots

para espionaje, también se incluyen micrófonos para tomar el sonido ambiente y transmitirlo a un sitio remoto.

SENSORES DE TEMPERATURA

Termistor

Un termistor es un resistor cuyo valor varía en función de la temperatura. Existen dos clases de termistores: NTC (Negative Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Negativo), que es una resistencia variable cuyo valor se decrementa a medida que aumenta la temperatura; y PTC (Positive Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Positivo), cuyo valor de resistencia eléctrica aumenta cuando aumenta la temperatura.

RTD

Los sensores RTD (Resistance Temperature Detector), basados en un conductor de platino y otros metales, se utilizan para medir temperaturas por contacto o inmersión, y en especial para un rango de temperaturas elevadas, donde no se pueden utilizar semiconductores u otros materiales sensibles. Su funcionamiento está basados en el hecho de que en un metal, cuando sube la temperatura, aumenta la resistencia eléctrica.

Termocuplas

El sensor de una termocupla está formado por la unión de dos piezas de metales diferentes. La unión de los metales genera un voltaje muy pequeño, que varía con la temperatura. Su valor está en el orden de los milivolts, y aumenta en proporción con la temperatura. Este tipo de sensores cubre un amplio rango de temperaturas: -180 a 1370 °C.

SENSORES DE HUMEDAD

La detección de humedad es importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Una humedad excesiva puede afectar los circuitos, y también la mecánica de un robot. Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones.

SENSORES DE PROXIMIDAD

Los sensores de proximidad que se obtienen en la industria son resultado de la necesidad de contar con indicadores de posición en los que no existe contacto mecánico entre el actuador y el detector. Pueden ser de tipo lineal (detectores de desplazamiento) o de tipo conmutador (la conmutación entre dos estados indica una posición particular). Hay dos tipos de detectores de proximidad muy utilizados en la industria: inductivos y capacitivos.Los detectores de proximidad inductivos se basan en el fenómeno de amortiguamiento que se produce en un campo magnético a causa de las corrientes inducidas (corrientes de Foucault) en materiales situados en las cercanías. El material debe ser metálico. Los capacitivos funcionan detectando las variaciones de la capacidad parásita que se origina entre el detector propiamente dicho y el objeto cuya distancia se desea medir. Se emplean para medir distancias a objetos metálicos y no metálicos, como la madera, los líquidos y los materiales plásticos.

SENSORES INFRARROJOS

Es un dispositivo electrónico capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos,ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible.

SENSORES QUÍMICOS

Sensor químico luminiscente sobre fibra óptica, fabricado por la Universidad Complutense de Madrid, para la medida del oxigeno disuelto.La función de estos sensores es dar lugar a una magnitud física (conductancia, resistencia,...) la cual pueda ser capturada por el hardware de adquisición. Dicha magnitud debería reflejar en menor o mayor la exposición de los sensores a la muestra olorosa.

El funcionamiento de estos sensores es básicamente el siguiente: tras ser expuestos los sensores a un determinado gas o mezcla de ellos la magnitud física antes mencionada se ve alterada en una manera teóricamente diferente según la sustancia a la que se expone. En el caso más simplificado en el que sólo se emplee un sensor, éste debería sufrir una variación de magnitud tal que ésta fuese característica de la sustancia a la que se expone.

Tipos de sensores químicos Los tipos de sensores más ampliamente utilizados son cuatro: basados en semiconductor de óxido metálico (Metal-Oxide Semiconductor), basados en onda acústica de superficie (Surface Acoustic Wave, SAW), ópticos, basados en fotoionización y los basados en resistencia (Chemiresistors). basados en semiconductor de óxido metálico, estos sensores están formados por una fina lámina de semiconductor de cierto óxido metálico. Tras la exposición tiene lugar un cambio en la conductancia del material y esto es el lo que se utiliza para caracterizar la sustancia olorosa. Estos sensores son comercialmente accesibles y tienen buena sensibilidad pero para su correcto funcionamiento deben operar a temperaturas entre 100 °C y 600 °C lo cual hace que consuman más potencia que aquellos que pueden funcionar a temperaturaambiente siendo difícilmente adaptables a dispositivos portátiles por razones obvias.

basados en onda acústica de superficie, estos sensores hacen uso de las ondas acústicas conocidas como ondasRayleigh en honor de su descubridor. El funcionamiento es el siguiente: estos sensores están formados por un materialpiezoeléctrico (normalmente un cuarzo) el cual se recubre con una delgada capa de un material (en la mayoría de los casos se usa un polímero) que reacciona en contacto con ciertos gases, dicha estructura es excitada mediante señales de radiofrecuencia las cuales varían su frecuencia inicial de excitación tras la aparición de las mencionadas ondas de superficie las cuales se inducen en la estructura cuando ésta entra en contacto con la sustancia olorosa objetivo. Las ventajas de este tipo de sensores son su alta sensibilidad y que pueden ser producidos en masa con alta reproducibilidad (es decir, se puede fabricar una cantidad elevada de los mismos y su comportamiento es parecido con cierta tolerancia). Sin embargo, dado que han de excitarse con radiofrecuencia el aumento de la miniaturización puede ser un problema a la hora de aplicar dicha excitación.

CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES

Los términos “sensor” y “transductor” se suelen aceptar como sinónimos, aunque, si hubiera que hacer alguna distinción, el término transductor es quizás más amplio, incluyendo una parte sensible o “captador” propiamente dicho y algún tipo de circuito de acondicionamiento de la señal detectada. Si nos centramos en el estudio de los transductores cuya salida es una señal eléctrica, podemos dar la siguiente definición:

Un transductor es un dispositivo capaz de convenir el valor de una magnitud física en una señal eléctrica codificada, ya sea en forma analógica o digital.

No todos los transductores tienen por qué dar una salida en forma de señal eléctrica. Como ejemplo puede valer el caso de un termómetro basado en la diferencia de dilatación de una lámina bimetálica, donde la temperatura se convierte directamente en un desplazamiento de una aguja indicadora.Sin embargo, el término transductor suele asociarse bastante a dispositivos cuya salida es alguna magnitud eléctrica o magnética y, por otro lado, nos interesan aquí sólo este tipo de transductores, en la medida que son elementos conectables a autómatas programables a través de las interfaces adecuadas.Limitándonos, pues, a los transductores basados fenómenos eléctricos o magnéticos, éstos suelen tener una estructura general como la que muestra la figura 7.1, en la cual podemos distinguir las siguientes partes:

— Elemento sensor ó captador. Convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica magnética, que denominare os

habitualmente señal.— Bloque de tratamiento de señal. Si existe, suele filtrar, amplificar, linealizar y, en general, modificar la señal obtenida en el captador, por regla general utilizando circuitos electrónicas.— Etapa de salida. Esta etapa comprende los amplificadores, interruptores, conversores de código, transmisores y, en general, todas aquellas partes que adaptan la señal a las necesidades de la carga exterior.Podemos dar varias clasificaciones de los transductores de tipo eléctrico o magnético, atendiendo a diversos puntos de vista que vamos a repasar a continuación.

CLASIFICACIONES SEGÚN EL TIPO DE SENAL DE SALIDA.

Atendiendo a la forma de codificar la magnitud medida podemos establecer una clasificación en:

— Analógicos. Aquellos que dan como salida un valor de tensión o corriente variable en forma continua dentro del campo de medida. Es frecuente para este tipo de transductores que incluyan una etapa de salida para suministrar señales normalizadas de 0-10V o 4-20 mA.— Digitales. Son aquellos que dan como salida una señal codificada en forma de pulsos o en forma de una palabra digital codificada en binario, BCD u otro sistema cualquiera.— Todo-nada. Indican únicamente cuando la variable detectada re-basa un cierto umbral o limite. Pueden considerarse como un caso límite de los sensores digitales en el que se codifican sólo dos estados.

Otro criterio de clasificación, relacionado con la señal de salida, es el hecho de que el captador propiamente dicho requiera o no una alimentación externa para su funcionamiento. En el primer caso se denominan sensores pasivos y en el segunda caso activos o directos.Los sensores pasivos se basan, por lo general, en la modificación de la impedancia eléctrica o magnética de un material bajo determinadas condiciones físicas o químicas (resistencia, capacidad, inductancia, reluctancia, etc.). Este tipo de sensores, debidamente alimentados, provoca cambios de tensión a de corriente en un circuito, los cuales son recogidos por el circuito de interfaz.Los sensores activos son, en realidad, generadores eléctricos, generalmente de pequeña señal. Por ello no necesitan alimentación exterior para funcionar, aunque sí suelen necesitarla para amplificar la débil señal del captador.

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA MAGNITUD FÍSICA A DETECTAR.En cuanto a la naturaleza de la magnitud física a detectar, existe una gran variedad de sensores en la industria. En la tabla 7.1 se da un resumen de los más frecuentes utilizados en los automatismos industriales. Obsérvese que en la columna encabezada como “TRANSDUCTOR” aparece a veces el nombre del elemento captador de dicho transductor, sobre todo en casos de medición indirecta. Así, por ejemplo, para fuerza y par se utilizan captadores de deformación unidos a piezas mecánicas elásticas.En general, los principios físicos en los que suelen estar basados los elementos sensores son los siguientes:

— cambios de resistividad,— electromagnetismo (inducción electromagnética),— piezoelectricidad,— efecto fotovoltaico,— termoelectricidad.

CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS SENSORES

El comportamiento de un sistema en lazo cenado depende muy directamente de los transductores e interfaces empleados en el lazo de realimentación. Es más, tal como se ha visto en el capítulo 3, la relación salida / entrada en régimen permanente depende casi exclusivamente del bucle de realimentación. Así pues, dejando a un lado las características constructivas particulares de cada transductor o de cada sistema de medida previsto como lazo de realimentación, es importante conocer diversos aspectos genéricos de su comportamiento a fin de prever o corregir la actuación tanto estática como dinámica del lazo de control.Un transductor ideal sería aquel en que la relación entre la magnitud de salida y la variable de entrada fuese puramente proporcional y de respuesta instantánea e idéntica para todos los elementos de un mismo tipo. Sin embargo, la respuesta real de los transductores nunca es del todo lineal, tiene un campo limitado de validez, suele estar afectada por perturbaciones del entorno exterior y tiene un cierto retardo a la respuesta. Todo ello hace que la relación salida / entrada deba expresarse por una curva, o mejor por una familia de curvas, para transductores de un mismo tipo y modelo.Para definir el comportamiento real de los transductores se suelen comparar éstos con un modelo ideal de comportamiento o con un transductor patrón y se definen una serie de características que ponen de manifiesto las desviaciones respecto a dicho modelo. Dichas características pueden agruparse en dos grandes bloques:

— Características estáticas, que describen la actuación del sensor en régimen permanente o con cambios muy lentos de la variable a medir.— Características dinámicas, que describen la actuación del sensor en régimen transitorio, a base de dar su respuesta temporal ante determinados estímulos estándar o a base de identificar el comportamiento del transductor con sistemas estándar, como los estudiados en el capitulo 3, e indicar las constantes de tiempo relevantes.

A continuación se dan las definiciones de las características estáticas y dinámicas más relevantes que suelen aparecer en la mayoría de especificaciones técnicas de los transductores. Debe tenerse en cuenta que todas las características suelen variar con las condiciones ambientales. Por ello, uno de los parámetros esenciales a comprobar al elegir un transductor es el campo de validez de los parámetros que se indican como nominales del mismo y las máximas desviaciones provocadas por dichas condiciones ambientales.

Características estáticas

CAMPO DE MEDIDA.El campo de medida, es el rango de valores de la magnitud de entrada comprendido entre el máximo y el mínimo detectables por un sensor, con una tolerancia de error aceptable.

RESOLUCIÓN.Indica la capacidad del sensor para discernir entre valores muy próximos de la variable de entrada. Se mide por la mínima diferencia entre dos valores próximos que el sensor es capaz de distinguir. Se puede indicar en términos de valor absoluto de la variable física medida o en porcentaje respecto al fondo de escala de la salida.

PRECISIÓNLa precisión define la máxima desviación entre la salida real obtenida de un sensor en determinadas condiciones de entorno y el valor teórico de dicha salida que corresponderla, en idénticas condiciones, según el modelo ideal especificado como patrón. Se suele indicar en valor absoluto de la variable de entrada o en porcentaje sobre el fondo de escala de la salida.

REPETIBILIDAD.Característica que indica la máxima desviación entre valores de salida obtenidos al medir varias veces un mismo valor de entrada, con el mismo sensor y en idénticas condiciones ambientales. Se suele expresar en porcentaje referido al fondo de escala y da una indicación del error aleatorio del sensor. Algunas veces

se suministran datos de repetibilidad variando ciertas condiciones ambientales, lo cual permite obtener las derivas ante dichos cambios.

LINEALIDAD. Se dice que un transductor es lineal, si existe una constante de proporcionalidad única que relaciona los incrementos de señal de salida con los correspondientes incrementos de señal de entrada, en todo el campo de medida.La no linealidad se mide por la máxima desviación entre la respuesta real y la característica puramente lineal, referida al fondo de escala.

SENSIBILIDAD.Característica que indica la mayor o menor variación de la salida por unidad de la magnitud de entrada. Un sensor es tanto más sensible cuanto mayor sea la variación de la salida producida por una determinada variación de entrada. La sensibilidad se mide, pues, por la relación:

Sensibilidad =A magnitud de salidaA magnitud de entrada

Obsérvese que para transductores lineales esta relación es constante en todo el campo de medida, mientras que en un transductor de respuesta no Lineal depende del punto en que se mida.

RUIDO.Se entiende por ruido cualquier perturbación aleatoria del propio transductor o del sistema de medida, que produce una desviación de la salida con respecto al valor teórico.

HISTÉRESIS.Se dice que un transductor presenta histéresis cuando, a igualdad de la magnitud de entrada, la salida depende de si dicha entrada se alcanzó con aumentos en sentido creciente o en sentido decreciente. Se suele medir en términos de valor absoluto de la variable física o en porcentaje sobre el fondo de escala. Obsérvese que la histéresis puede no ser constante en todo el campo de medida.En el caso de sensores todo-nada se denomina histéresis a la diferencia entre el valor de entrada que provoca el basculamiento de y aquel que provoca el basculamiento inverso de.

Obsérvese la clara diferencia entre los términos resolución, precisión, repetibilidad y sensibilidad, términos que suelen confundirse muchas veces, incluso en alguna bibliografía.

Características dinámicas

La mayor parte de transductores tienen un comportamiento dinámico que se puede asimilar a un sistema de primer o segundo orden, es decir, con una o, como máximo, dos constantes de tiempo dominantes (véase el concepto de constante de tiempo en el capitulo 3). Los principales parámetros que caracterizan el comportamiento dinámico de un transductor serán, pues, los que se definieron para estos tipos de sistemas. Sólo cabe destacar que los transductores que responden a modelos de segundo orden suelen ser sistemas sobre amortiguados, es decir, sistemas en los que no hay rebasamiento en la respuesta al escalón. A continuación damos un resumen de las características dinámicas más importantes:

VELOCIDAD DE RESPUESTA.La velocidad de respuesta mide la capacidad de un transductor para que la señal de salida siga sin retraso las variaciones de la señal de entrada. La forma de cuantificar este parámetro es a base de una o más constantes de tiempo, que suelen obtenerse de la respuesta al escalón. Los parámetros más relevantes empleados en la definición de la velocidad de respuesta son los siguientes:

Tiempo de retardo.Es el tiempo transcurrido desde la aplicación del escalón de entrada hasta que la salida alcanza el 10% de su valor permanente.

Tiempo de subida.Es el tiempo transcurrido desde que la salida alcanza el 10% de su valor permanente hasta que llega por primera vez al 90% de dicho valor.

Tiempo de establecimiento al 99%.Es el tiempo transcurrido desde la aplicación de un escalón de entrada hasta que la respuesta alcanza el régimen permanente, con una tolerancia de ±1%.

Constante de tiempo.Para un transductor con respuesta de primer orden (una sola constante de tiempo dominante) se puede determinar la constante de tiempo a base de medir el tiempo empleado para que la salida alcance el 63% de su valor de régimen permanente, cuando a la entrada se le aplica un cambio en escalón.

RESPUESTA FRECUENCIAL.Relación entre la sensibilidad y la frecuencia cuando la entrada es una excitación senoidal. Se suele indicar gráficamente mediante un gráfico de Bode. Tal como se vio en el capítulo 3, la respuesta de frecuencia está muy directamente relacionada con la velocidad de respuesta.

ESTABILIDAD Y DERIVAS.Características que indican la desviación de salida del sensor al variar ciertos parámetros exteriores distintos del que se pretende medir, tales como condiciones ambientales, alimentación, u otras perturbaciones.