Introduccion

Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magentismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases: - Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física. - La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal, cuya salida es un voltaje.

El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cuál pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D tranforma la señal de tensión contínua en una señal discreta.

Existen varios tipos de sensores, acontinuacio se presenta una tabla:

Magnitud Transductor Característica

Posición lineal y angular Potenciómetro Analógica

Encoder Digital

Sensor Hall Digital

Desplazamiento y deformación

Transformador diferencial de variación lineal

Analógica

Galga extensiométrica Analógica

Magnetoestrictivos A/D

Magnetorresistivos Analógica

LVDT Analógica

Velocidad lineal y angular Dinamo tacométrica Analógica

Encoder Digital

Detector inductivo Digital

Servo-inclinómetros A/D

RVDT Analógica

Giróscopo

Aceleración Acelerómetro Analógico

Servo-accelerómetros

Fuerza y par (deformación) Galga extensiométrica Analógico

Triaxiales A/D

Presión Membranas Analógica

Piezoeléctricos Analógica

Manómetros Digitales Digital

Caudal Turbina Analógica

Magnético Analógica

Temperatura Termopar Analógica

RTD Analógica

Termistor NTC Analógica

Termistor PTC Analógica

[Bimetal - Termostato I/0

Sensores de presencia Inductivos I/0

Capacitivos I/0

Ópticos I/0 y Analógica

Sensores táctiles Matriz de contactos I/0

Piel artificial Analógica

Visión artificial Cámaras de video Procesamiento digital

Cámaras CCD o CMOS Procesamiento digital

Sensor de proximidad Sensor final de carrera

Sensor capacitivo Analógica

Sensor inductivo Analógica

Sensor fotoeléctrico Analógica

Sensor acústico (presión sonora)

micrófono Analógica

Sensores de acidez ISFET

Sensor de luz fotodiodo Analógica

Fotorresistencia Analógica

Fototransistor Analógica

Célula fotoeléctrica Analógica

Sensores captura de movimiento

Sensores inerciales

En el caso de este trabajo nos centraremos en los sensores de presión; se verá los tipos de este sensor además de un poco de sus aplicaciones, los cálculos para el diseño de este sensor y finalmente el diseño en si.

Tipos y aplicaciones

Los sensores que mencionaremos a continuación están ordenados por su clasificación. Dado que algunos usan 2 principios o mecanismos que describiremos a continuación, parecerá que se combinan.

Elementos primarios de medida directaMide la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas. Tiene un rango de medición de 0.1 a 3 mcda.Ejemplos: barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado, manómetro de pozo.

Tubo de BourdonEs un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo y el tubo se encuentra cerrado en un extremo. Al aumentar la presión dentro del tubo, este se deforma, y el movimiento se transmite a la aguja indicadora.El elemento en espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espirar alrededor de un eje común.En el helicoidal se aplica el mismo concepto, pero sólo que en forma de hélice.Con estas características se obtiene una mayor longitud de desplazamiento de la aguja indicadora, favoreciendo su aplicación a sistemas registradores.Muy preciso hasta 200 atm. con precisión del 2 – 3 %.

Tipo diafragmaEs una o varias capsulas circulares conectadas entre sí de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de placas. El rango de medición de este sensor es de 50 mcda a 2 bar.

Tipo Fuelle.

Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora.Es como un diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible, la cual puede contraerse o dilatarse. Trabaja de 100 mcda a 2 bar.

CapacitivoEs un capacitor cuyas 2 terminales se juntan o separan por la acción de la presión. Esta separación se traduce en un cambio de la capacitancia, la cual es medida y se usa para medir la presión.La medición de la capacitancia se realiza mediante un cuerpo base cuya membrana metálica, con recubrimiento metálico, constituye una de las placas del condensador.La deformación de la membrana, inducida por la presión, reduce la distancia entre las 2 placas con el efecto de un aumento de la capacidad, manteniendo igual la superficie y la constante dieléctrica.Va de un rango de 0.05 a 5 bar y de 0.5 a 600 bar

Sensores PiezoeléctricoEstos dispositivos usan las características piezoeléctricas de ciertos cristales y materiales cerámicos para generar una señal eléctrica. Esta seña se produce por la deformación de material producto de una presion aplicada. Son elementos pequeños pero sensibles a cambios de temperatura.Cierto tipo de galgas entran también en este clasificación por su propiedad piezoelectrica.Tienen un rango de medida de 0.1 a 600 bar.

Sensor resistivo.

Los materiales piezoresisivos son los que varían su resistencia en función de una fuerza o presión. En este caso consiste en un elemento elástico que varía la resistencia de un potenciómetro en función de la presión.

Sensor magnético de inducción variableTiene un núcleo móvil que se desplaza dentro de una bobina aumentando la inductancia en forma casi proporcional a la proporcional a la porción de núcleo contenida dentro de la bobina.

Aplicaciones.Varios sensores de presión son de medición directa, como por ejemplo el tubo de Bourdon y de diagrama. Algunos son utilizados para fluidos corrosivos y/o de altas temperaturas como el fuelle y el de diafragma. Los que se usan para mediciones de poca sensibilidad suelen ser los piezoeléctricos y piezoresistivos. El sensor capacitivo es para mediciones estáticas y dinámicas.

En general estos sensores permiten conocer la presión de un líquido ya sea en movimiento o en reposo, suele tener aplicaciones en robótica, hidráulica, automotriz, medicina y en todo donde halla fluidos.