Sensor

Un sensor es todo lo que es sensible a una magnitud en el medio y es capaz de reconocer variaciones. Explicamos qué es un sensor, sus características, tipos, precisión, ejemplos y más.

¿Qué es un sensor?

Un sensor es todo aquello que cuenta con la capacidad de ser sensible ante magnitudes en un medio determinado, para que una vez se presente una variación en esa magnitud y según sea su intensidad, se lo identifique. En otras palabras, el sensor da cuenta de la manifestación en el cambio de la magnitud para la cual es sensible.

Dentro de la industria, un sensor es un objeto con la capacidad de detectar variaciones en una propiedad ante magnitudes químicas o físicas, las cuales según sea el caso se denominan en ciertos casos como variables de instrumentación, para después transformarlas con la ayuda de un transductor en variables que sean eléctricas.

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Respecto a las variables de instrumentación con las que un sensor puede trabajar, son de intensidad lumínica, temperatura, distancia, inclinación, aceleración, presión, fuerza, desplazamiento, torsión, movimiento, humedad, pH, entre otras más. En cuanto a la magnitud eléctrica, se puede tratar de una resistencia eléctrica, capacidad eléctrica, tensión eléctrica, la corriente eléctrica y más.

Sensor

Características de un sensor

  • Precisión – Es un error máximo que se espera en sus mediciones.
  • Rango de medida – Da cuenta del dominio en la magnitud que se mide y que puede ser aplicado para el sensor en cuestión.
  • Desviación de cero (Offset) – Es un valor de la variable de salida si la variable de entrada es nula. Cuando el rango que se está midiendo no presenta valores nulos en su variable de entrada, por lo general, el punto de referencia que se usa será otro, para así definir el offset.
  • Linealidad o correlación final.
  • Resolución – Corresponde a la variación mínima en la magnitud de entrada, que en la salida se puede detectar.
  • Sensibilidad del sensor – En los casos en que sea de entrada a salida y también hay una variación en la magnitud que entra.
  • Rapidez de respuesta – Según el caso se puede tratar de un tiempo fijo o en su defecto, de cuánto llega a variar la magnitud que se mide. De acuerdo con la capacidad que presente el sistema para dar continuidad con la medida en las variaciones de la magnitud de entrada, el sensor también va a experimentar cambios.
  • Derivas – Se refiere a otras magnitudes implicadas, es decir, aparte de la magnitud de entrada, la cual va a tener influencia en la variable de salida. Un ejemplo de lo anterior son las condiciones del ambiente como: temperatura, humedad, oxidación, desgaste, etc.
  • Repetitividad – Es un error que se espera una vez la misma medida se repite en varias ocasiones.

Relación entre un sensor y un transductor

En esencia, un sensor es una clase de transductor que transforma una magnitud que se busca controlar o medir, en otra, buscando que su medida se facilite. De esta manera, puede ser de indicación directa o si está conectado a un indicador, los valores van a ser leídos con facilidad por una persona.

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Más allá de lo anterior, casi siempre la señal de salida no va a ser fácil de leer e incluso tampoco lo suele ser para procesar el dato, motivo por el que los circuitos requieren de algún tipo de acondicionamiento.

Tipos de sensor

A continuación, se presentan los tipos y ejemplos de sensores electrónicos más comunes:

  • Posición lineal y angulas:
    • Potenciómetro – Analógico
    • Encoder – Digital
    • Sensor Hall – Digital
  • Desplazamiento y deformación:
    • Galga extensiométrica – Analógica
    • Magnetoestrictivos – A/D
    • Magnetorresistivos – Analógica
    • LVDT – Analógica
  • Velocidad lineal y angulas:
    • Dinamo tacométrica – Analógica
    • Encoder – Digital
    • Detector inductivo – Digital
    • Servo-inclinómetros – A/D
    • RVDT – Analógica
    • Giróscopo
  • Aceleración:
    • Acelerómetro – Analógico
    • Servo-acelerómetros
  • Fuerza y par (deformación):
    • Galga extensiométrica – Analógico
    • Sensor de fuerza – Analógico
    • Sensor de par – Analógico
    • Multicomponente – Analógico
  • Presión:
    • Membranas – Analógica
    • Piezoeléctricos – Analógica
    • Manómetros digitales – Digital
  • Caudal:
    • Turbina – Analógica
    • Magnético – Analógica
  • Temperatura:
    • Termopar – Analógica
    • RTC – 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 vídeo – Procesamiento digital
    • Cámaras CCD o CMOS – Procesamiento digital
  • Sensor de proximidad:
    • Sensor final de carrera
    • Sensor capacitivo – Analógica
    • Sensor inductivo – 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 de captura de movimiento:
    • Sensores inerciales

Es posible que en ciertos casos algunas de las magnitudes que se miden se lo haga a través del cálculo de otras, como es el caso de la velocidad de un célula o teléfono móvil, la cual se calcula con una integración numérica de su aceleración. A su vez, la masa que un objeto tiene, se puede conocer gracias a la fuerza gravitatoria que sobre el mismo se ejerce, al compararse con la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre un objeto con una masa conocida (o patrón).

Precisión de los sensores

A grandes rasgos, la precisión de los sensores depende de cuál sea el tipo de sensor, la calidad del dispositivo y el objetivo para el que se ha fabricado. De todas maneras, se pueden mencionar en términos información relevante sobre la resolución y precisión de los sensores.

La resolución alude al menor cambio que ocurre en la magnitud de entrada, la cual se va a observar en la magnitud de salida. De todas maneras, es la precisión la que se refiere al error máximo que se puede esperar en la medida del sensor.

Es importante anotar que la resolución puede ser menor a la precisión. Un ejemplo de ello se da al medir una distancia cuya resolución es de 0,01 mm, aunque la precisión es de 1 mm, por lo cual es posible que se aprecie una variación en la distancia que se mide de 0,01 mm, aunque no va a ser posible que se asegure que existe un error en la medición que sea menor a 1 mm. En buena parte de los casos, un exceso de resolución de esta clase va a implicar un coste innecesario para todo el sistema. De todos modos, cuando el error en la medida presenta una distribución normal o semejante, la repetitivas se considera y es posible que se trate de un valor menor al de la precisión.

Finalmente, la precisión no puede presentar un valor que sea menor al de la resolución, porque no es posible asegurarse que el error al medir sea inferior a la variación mínima en la magnitud de entrada que se observará en la magnitud de salida.

Diferencia entre un sensor y un transductor

La diferencia entre un sensor y un transductor radica en que el sensor siempre se encuentra en contacto con la magnitud o variable de instrumentación, razón por la que se puede afirmar que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el objetivo que su señal se adapte a la medición y permitir que el dispositivo luego interprete los datos. Si se piensa en un termómetro de mercurio se tiene un muy buen ejemplo, porque aquí se usa la propiedad que el mercurio tiene al dilatarse o contraerse según sea la temperatura.

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