Transductores Ing. Romeo Altzar Meza

Definicin de Transductor Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energa de entrada, en otra de diferente a la salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformacin que realiza (por ejemplo electromecnica, transforma una seal elctrica en mecnica o viceversa). Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robtica, en aeronutica, etc. para obtener la informacin de entornos fsicos y qumicos y conseguir (a partir de esta informacin) seales o impulsos elctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energa por lo que la seal medida resulta debilitada.

Caractersticas de los Transductores Un transductor 1. Produce un sonido 2. Modifica un sonido 3. Almacena un sonido 4. Convierte energa de un tipo en energa de otro tipo Los transductores directos cumplen la ley de reciprocidad Caractersticas 1. Rango de operacin 2. Sensibilidad 3. Compatibilidad 4. Robustez 5. Caractersticas de la seal de salida

Tipos de Transductores Transductor electroacstico

Transductor electromagntico

Transductor electromecnico

Transductor electroqumico

Transductor electrosttico

Transductor fotoelctrico

Transductor magnetoestrictivo

Transductor piezoelctrico

Transductor radioacstico

Transductor Electroacstico

Un transductor electroacstico es aquel dispositivo que transforma la electricidad en sonido, o viceversa. El micrfono es un transductor electroacstico. Su funcin es la de transformar (traducir) las vibraciones debidas a la presin acstica ejercida sobre su cpsula por las ondas sonoras en energa elctrica o grabar sonidos de cualquier lugar o elemento.

Transductor electromagntico

Un transductor electromagntico es un transductor que transforma electricidad en energa magntica o viceversa. Por ejemplo, un electroimn es un dispositivo que convierte la electricidad en magnetismo o viceversa (flujo magntico en electricidad).

Transductor electromecnico El transductor electromecnico es un tipo de transductor que transforma electricidad en energa mecnica, o viceversa. Un ejemplo puede ser cuando una bocina captora recoge las ondas sonoras y las convierte en energa, o cuando la cpsula fonocaptora de un tocadiscos produce corrientes oscilantes producto de las vibraciones recogidas por la pa, tambin cuando un generador de energa es movido por una fuerza motriz (generalmente natural como las corrientes de agua o vientos), este entonces transforma esa energa mecnica en energa elctrica.

Transductor electrosttico

Un transductor electrosttico consiste en una membrana, normalmente mylar metalizado, cargada elctricamente que hace la funcin de diafragma y que se mueve por la fuerza electrosttica que se produce al variar la carga de dos placas entre las que se encuentra.

Mylar : Tereftalato de polietileno

Transductor fotoelctrico El transductor fotoelctrico es un tipo de transductor que transforma luz en energa elctrica o viceversa, por ejemplo es una cmara fotogrfica digital. Estas vibraciones resultantes (ya sean elctricas o lumnicas, dependiendo de la naturaleza del transductor), son importantes en los sistemas.

transductores fotoelctricos son empleados en 2 formas: a).- Como detector de cambios en la intensidad de la luz de una cierta longitud de onda, como en la colorimetra y espectrometra. b).- Como detector de intensidad de la luz en donde la longitud de onda no es relevante.

Transductor fotoelctrico

Bsicamente hay 3 tipos de transductores fotoelctricos: 1.- Los fotoemisores (fototubo) en el cual se liberan electrones de una superficie metlica. 2.- Los fotovolticos, donde se produce una diferencia de potencial entre 2 substancias en contacto. 3.- Los fotoconductivos, como la fotorresistencia, donde ocurre un cambio en conductividad.

Transductor magnetoestrictivo

Los transductores magnetoestrictivos son todos aquellos que basan su funcionamiento en el fenmeno de la magnetoestriccin. ste es un fenmeno reversible que se basa en el acoplamiento de fuerzas mecnicas y magnticas, de manera que un material de ste tipo ante la presencia de un campo magntico sufre ciertas modificaciones en su estructura interna, lo que produce pequeos cambios en sus dimensiones fsicas. Tambin una deformacin de dicho material produce una variacin de la induccin magntica.

Transductor magnetoestrictivo

Su campo de aplicacin es en emisores y receptores acsticos submarinos e industriales: Sonar.

Hidrfonos.

Proyectores de ultrasonidos de alta

potencia.

Transductor piezoelctrico

Transductor piezoelctrico Convierten un cambio en la magnitud a medir en un cambio en la carga electrosttica o tensin generada a ciertos materiales cuando se encuentran sometidos a un esfuerzo mecnico.

Son aquellos que consisten en un cristal piezoelctrico que se contrae ante impulsos elctricos aplicados en su superficie. Es importante destacar que no utiliza ningn tipo de magnetismo ni contiene imanes.

Transductor piezoelctrico

Tienen un alto rendimiento, sensibilidad o eficiencia, pero como la superficie de radiacin es muy pequea slo se utiliza para la reproduccin de altas frecuencias. Se usan tambin en sonar o ecografa donde se emplean frecuencias por encima del rango audible. Es barato fabricarlos y soportan altas potencias, dado que es muy difcil destruir el propio cristal, pero no ofrece la calidad de sonido que se encuentran en otros tweeters ms convencionales

Ejemplos de Transductores Un micrfono es un transductor

electroacstico que convierte la energa acstica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presin del aire) en energa elctrica (variaciones de voltaje).

Un altavoz tambin es un transductor electroacstico, pero sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente elctrica en vibraciones sonoras.

Otros ejemplos son los teclados comunes que transforman el impulso de los dedos sobre las membranas y stas generan el cdigo de la tecla presionada.

Ejemplos de Transductores

Otro ejemplo es el sistema de alarma de un automvil, el cual transforma los cambios de presin dentro del vehculo a la activacin de dicha alarma. Algunas de estas son termistores, galgas extensiomtricas, piezoelctricos, termostatos, etc.

Otro ejemplo es un ventilador que convierte

la energa elctrica en energa mecnica (movimiento del aspa del ventilador)

Otro ejemplo es una estufa domstica.

Sensores Ing. Romeo Altzar Meza

Sensores

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas o qumicas, llamadas variables de instrumentacin, y transformarlas en variables elctricas. Las variables de instrumentacin pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia, aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, pH, etc. Una magnitud elctrica puede ser una resistencia elctrica, una capacidad elctrica (como en un sensor de humedad), una Tensin elctrica (como en un termopar), una corriente elctrica (como en un fototransistor), etc.

Sensores Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor est siempre en contacto con la variable de instrumentacin con lo que puede decirse tambin que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la seal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el termmetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la accin de la temperatura.

Sensores Un sensor tambin puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energa en otra. reas de aplicacin de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina , Industria de manufactura, Robtica Los sensores pueden estar conectados a una computadora para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.

Caractersticas Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el

que puede aplicarse el sensor.

Precisin: es el error de medida mximo esperado.

Offset o desviacin de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.

Linealidad o correlacin lineal.

Sensibilidad de un sensor: relacin entre la variacin de la magnitud de salida y la variacin de la magnitud de entrada.

Caractersticas Resolucin: mnima variacin de la magnitud de entrada

que puede apreciarse a la salida.

Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cunto vare la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.

Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidacin, desgaste, etc.) del sensor.

Repetibilidad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

Tipos de Sensores Sensores de presencia

Sensores de temperatura

Sensores de Humedad

Sensores de Presin

Sensores de Posicin

Sensores de velocidad

Sensores de caudal

Sensores de nivel.

Sensor de Humedad

Los sensores de humedad relativa/temperatura y humedad relativa estn configurados con circuitos integrados que proporcionan una seal acondicionada. Estos sensores contienen un elemento sensible capacitivo en base de polmeros que interacciona con electrodos de platino. Estn calibrados por lser y tienen una intercambiabilidad de +5% HR, con un rendimiento estable y baja desviacin.

Sensor de Temperatura

El LM335A es un sensor de temperatura analgico muy popular y sencillo de utilizar. Funciona como un diodo Zener con un voltaje de corte proporcional a la temperatura absoluta con un rango de 10mV/K. Conecta una resistencia desde 5V a GND y el sensor te dar en su salida un voltaje que podrs medir con el ADC de tu microcontrolador favorito. La salida del sensor es lineal por lo que no tendrs que hacer clculos de conversin. Puede operar de -40C a 100C.

Sensor de velocidad

Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero la aplicacin ms conocida de este tipo de sensores es la medicin de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot. La forma ms popular de conocer la velocidad del giro de un motor, es utilizar para ello una dinamo tacomtrica acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular, ya que este dispositivo nos genera un nivel determinado de tensin continua en funcin de la velocidad de giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensin corresponde una determinada velocidad, podremos averiguar de forma

Sensor de presin

Los sensores de presin estn basados en tecnologa piezoresistiva, combinada con microcontroladores que proporcionan una alta precisin, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicacin digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviacin, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobacin de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado.