SENSORES

http://lawebtecnica.freevar.com/automat/sensor/sensor.html[22/05/2015 20:10:40]

Trabajo catalogado

en

La Webtecnica.

Sntesis: Descripcin y aplicaciones de gran variedad de sensores.

Realizado por: Nicols Bendati, Cristian Parisi y Leonardo Sanocki, E.E.T. Nro. 4 de Vicente Lpez.

Tamao: 244 KB.

Fecha de Publicacin/Correccin: Diciembre de 2001.

Un sensor es un dispositivo al que se le aplica una energa de entrada y devuelve una energa de salida; esta energa de salida suele ser diferente al tipo de energa de entrada. Debido a la facilidad con la que se transmite y amplifica la energa elctrica, los mas utilizados son los que convierten otra forma de energa, como calor, luz o sonido, en energa elctrica.

A continuacin se dar una breve descripcin de los sensores ms comunes:

Sensores Inductivos

Los sensores inductivos se utilizan en los automviles para medir velocidades de rotacin o detectar la posicin angular de un determinado elemento. Su principal ventaja es su reducido coste y simplicidad, mientras que su mayor inconveniente es la falta de precisin cuando las velocidades de giro son bajas.

Componentes

El sensor inductivo empleado en automocin est formado por:

Un imn permanente.

Una bobina envolviendo el imn permanente, y de cuyos extremos se obtiene la tensin.

Una pieza de material ferromagntico que se coloca en el elemento en movimiento y sirve para detectar su paso cerca del sensor. Esta pieza puede tener varios dientes formando una corona.

Funcionamiento

El sensor inductivo se basa en la tensin generada en la bobina cuando se la somete a una variacin de un campo magntico. Al estar la bobina arrollada en el imn queda bajo un campo magntico fijo y para variarlo se acerca al imn una pieza de material ferromagntico.

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Las lneas de fuerza del imn son desviadas por el material ferromagntico y el campo magntico vara. Esta variacin crea una tensin alterna en la bobina. Mientras la pieza ferromagntica se acerca al sensor, la tensin disminuye y cuando la pieza se aleja, la tensin aumenta.

La pieza ferromagntica debe mantener una separacin mnima con el sensor inductivo pero sin que se produzca rozamiento. Esta distancia es conocida como entrehierro y suele ser entre dos y tres dcimas. Si esta distancia es mayor, la tensin generada en los extremos de la bobina ser menor, mientras que si la medida es ms pequea la tensin ser mayor, pero puede aparecer rozamiento a causa de alguna impureza.

La tensin generada en los extremos de la bobina tambin depende de la velocidad de la pieza ferromagntica cuando pasa cerca del sensor. Cuanto mayor sea la velocidad, ms rpida ser la variacin del campo magntico, y ms tensin se generar, mientras que si la velocidad es baja, la tensin tambin ser baja.

Los sistemas de encendido han utilizado sensores inductivos para determinar el momento ideal de salto de la chispa en los cilindros y para controlar el tiempo de cebado de la bobina (ngulo Dwell). A mayores velocidades de rotacin del cigeal, mayor era la tensin generada. Esta caracterstica se utilizaba para determinar de forma analgica la duracin del tiempo de alimentacin de la bobina. En los encendidos digitales se abandon esta tecnologa para adoptar un control completamente digital a travs de memorias programadas.

Los sensores inductivos se utilizan para detectar la velocidad de rotacin y la posicin angular del cigeal. La velocidad de rotacin de las ruedas en los sistemas antibloqueo de frenos. Y en algunos vehculos para detectar la fase de los rboles de levas.

El sensor inductivo se conecta a travs de dos cables que son los extremos de la bobina. Si la tensin que debe medirse es muy pequea se protegen los cables con una malla metlica para evitar interferencias de otros sistemas elctricos.

Para comprobar el funcionamiento de un sensor inductivo se pueden utilizar dos mtodos, el esttico midiendo resistencia o el dinmico midiendo tensin. Utilizando un polmetro se puede medir la resistencia del sensor que deber estar dentro de los valores ofrecidos por el fabricante. Tambin se puede medir el valor de tensin con el polmetro, pero el dato obtenido debe ser interpretado, ya que tienen que ver poco con la realidad.

El polmetro indicar un valor de tensin cuando el motor est girando entre 0,5 y 20 voltios, mientras que utilizando un osciloscopio se comprueba que la tensin tiene un valor de pico a pico entre 2 y 100 voltios, dependiendo del tipo de sensor. La medicin de la tensin es el dato ms fiable, pero tambin el ms complejo, ya que es necesario comparar los datos obtenidos en el polmetro con los ofrecidos por otro vehculo con el mismo sensor. Si se utiliza un osciloscopio es necesario disponer de los suficientes conocimientos tcnicos que nos permitan adquirir correctamente las seales del sensor e interpretarlas. Adems el fabricante no suele facilitar datos de la tensin generada por el sensor.

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Los sensores de efecto Hall

Se utilizan en los automviles para medir velocidades de rotacin o detectar la posicin de un determinado elemento. Su principal ventaja es que pueden ofrecer datos fiables a cualquier velocidad de rotacin. Y sus inconvenientes son la mayor complejidad y precio con respecto a un sensor inductivo.

Funcionamiento

El sensor de efecto Hall se basa en la tensin transversal de un conductor que est sometido a un campo magntico. Colocando un voltmetro entre dos puntos transversales de un cable se puede medir esa tensin. Para ello hay que hacer circular por el cable una intensidad fija y acercar un imn. Los electrones que pasan por el cable se vern desplazados hacia un lado. Entonces aparece una diferencia de tensin entre los dos puntos transversales del cable. Al separar el imn del cable, la tensin transversal desaparece. Para poder utilizar la tensin transversal es necesario amplificarla, porque su valor es muy reducido.

Un sensor de efecto Hall utilizado en automocin se compone de:

Un generador magntico que suele ser un imn fijo.

Un pequeo mdulo electrnico donde se encuentran los componentes que miden la tensin transversal.

Una corona metlica con ventanas para interrumpir el campo magntico.

La corona metlica se intercala entre el imn fijo y el mdulo electrnico y est unida a un eje con giro. Segn la posicin de la corona, el campo magntico del imn llega hasta el mdulo electrnico. La tensin obtenida a la salida del mdulo electrnico, una vez tratada y

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amplificada corresponde con un valor alto (de 5 a 12 voltios) cuando la corona tapa el campo magntico, y un nivel bajo (de 0 a 0,5 voltios) cuando la corona descubre el imn.

Los sensores de efecto Hall se suelen utilizar para detectar la posicin de los rboles de levas, la velocidad del vehculo y en algunos distribuidores para determinar el momento de encendido. Tambin pueden emplearse para determinar la posicin del cigeal.

El sensor de efecto Hall se conecta mediante tres cables elctricos. Uno de ellos corresponde con el valor negativo (masa del vehculo), otro cable corresponde con la alimentacin, que suele ser de 5 de 12 voltios. El tercer cable corresponde con la seal de salida que vara segn la posicin de la corona metlica.

Para comprobar el funcionamiento de un sensor Hall basta verificar el valor de la tensin de alimentacin y la variacin de la tensin en la seal de salida cuando alguna ventana de la corona permite el flujo del campo magntico.

Tilt swiches

Los Tilt switches son utilizados para detectar movimientos de inclinacin de un dispositivo por debajo o por encima de una lnea horizontal. El ngulo en que el sensor deber moverse para accionarse es llamado: "ngulo diferencial" y es medido desde el punto en que este comienza a activarse y desactivarse; este parmetro es especificado como un mximo. Cuando seleccione un tilt switch, es importante que se asegure que el mecanismo genere un movimiento capaz de superar el ngulo diferencial . Otras aplicaciones pueden ser: controles de nivel, electrodomsticos, sistemas de seguridad, robots, juguetes y juegos, interfaces interactivas, controles de nivel de agua.

Tip -Over Switches

Los switches Tip-over sensan inclinacin en los 360 de un eje vertical. Uno de los usos ms comunes son los calentadores porttiles para evitar shocks e incendios. Cuando el calentador se inclina mas del ngulo especificado, el switch apaga el calentador. Este

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ngulo, llamado ngulo de operacin, describe el ngulo vertical al punto en que el sensor se activa, con una tolerancia determinada, Ej. 45 10 (35 a 55. Pueden ser normalmente abiertos o cerrados. Otras aplicaciones pueden ser: lmparas portables, dispositivos antirrobo, alarmas en maquinas expendedoras y sistemas de seguridad en maquinaria.

Sensores de vibracin y movimientoLos sensores de movimiento poseen un diseo muy similar al del tilt switch; de hecho, algunos tilt switches son utilizados como sensores de movimiento. Cuando el sensor se encuentra en movimiento cambiara de estado continuamente hasta que este se detenga. Algunas de las aplicaciones son: dispositivos antirrobo, aplicaciones para apagar un equipo cuando este no esta en uso y equipos portables para lo mismo.

Sensores de nivel de liquidos

Estos switches son utilizados para monitorear nivel de lquidos, cerrndose o abrindose cuando se alcanza un nivel determinado. Existen de diferentes tipos con mercurio sin mercurio, tambin, modelos con imn permanente y reed switches. Las aplicaciones ms comunes son control de sistemas de bombeo, bombas en embarcaciones y sistemairrigacin.

Sensores de proximidad

Los sensores de proximidad utilizan imanes permanentes y reedswitches. Estos se encuentran encapsulados en plstico para proveer una mayor facilidad de montaje y proteccin ante posibles golpes. Una de las aplicaciones ms comunes es el sensado de aberturas en sistemas de seguridad y alarma. Tambin son de gran ayuda en aplicaciones de sistemas de control como finales de carrera.

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