Los sensores son dispositivos que son capaces de medir magnitudes físicas o químicas y transformarlas en magnitudes eléctricas posibles de medir.
Sensores vs. transductores
Es posible que estos dos dispositivos puedan confundirse entre sí. Sin embargo, la diferencia es sustancial: un transductor lo que hace es transformar una magnitud en otra. Por su parte, los sensores funcionan transformando cualquier magnitud en electricidad. Para ponerlo en ejemplos: un transductor trasmuta la temperatura en movimiento; mientras que el sensor la convierte en una señal eléctrica.
Características de un sensor
Las principales características técnicas de un sensor pueden clasificarse en dos: estáticas y dinámicas.
Características Estáticas
Son aquellas que describen cómo funcionan los sensores cuando hay medidas constantes o pocas variaciones.
- Rango de medida de funcionamiento: Se trata de los valores máximo y mínimo que son capaces de ser detectados por el sensor.
- Resolución: Es el mínimo cambio que un sensor puede detectar. Por ejemplo, si tenemos un sensor de temperatura que tiene una resolución del 0.1, quiere decir que este valor es el mínimo cambio que registrará. Vale decir que si la temperatura cambia de 18º a 18.03º, no lo detectará; en cambio, cuando llegue a 18.1º, sí será leído.
- Sensibilidad: A diferencia de la resolución, la sensibilidad se basa en los cambios que se hacen en la salida del sensor; se refiere al cambio mínimo de magnitud que nos mostrará el lector. Por ejemplo; un termostato con resolución 0.1 puede tener una sensibilidad que sólo muestre la temperatura en número enteros, por lo cual, aunque detecte el cambio de 20º a 20.1º, solamente mostrará el cambio de 20º a 21º.
- Linealidad: Se trata de la capacidad del sensor para ajustarse a una salida ideal en caso de que se mida varias veces. Es decir, podemos medir 10 veces la misma magnitud y el sensor podrá o mostrarnos siempre la misma salida o bien, mostrarnos 10 salidas con ligeras variaciones.
- Offset o desviación de cero: Hablamos de la desviación que tiene la salida real con respecto a la teórica. Ésta puede ser positiva o negativa y puede arreglarse agregando un punto offset que hace que el sistema se ajuste a la nueva señal de salida.
- Histéresis: Es la variación que tiene una lectura de la misma entrada, pero en este caso depende del punto desde el que se realice la lectura. Es decir que, dependiendo de si la dirección va de forma ascendente o de forma descendente, un sensor puede llegar a dar dos valores diferentes de la misma medición.
- Repetibilidad: Indica la variación máxima que un sensor puede hacer en la misma medición y con las mismas condiciones.
- Precisión y exactitud: La precisión es la capacidad que posee cada sensor para dar lecturas muy cercanas a otras mediciones. La exactitud es la diferencia existente entre la salida real y el valor teórico.
- Ruido: Se trata de las perturbaciones aleatorias que tienen los sensores al momento de realizar mediciones.
Características Dinámicas
Estas características aparecen cuando una medición cambia notablemente de un valor a otro.
- Velocidad de respuesta: Es la rapidez o capacidad de respuesta que tiene la señal de salida frente a los bruscos cambios de entrada.
- Respuesta frecuencial: Es la capacidad que los sensores poseen para responder frente a las variaciones de frecuencia en la señal de entrada.
- Estabilidad: Muestra la desviación de salida del sensor comparando los valores reales respecto de los teóricos.
Clasificación de los sensores
Dependiendo de la forma en que manejen la energía, su principio de funcionamiento y magnitud a medir, los sensores pueden clasificarse de distintas maneras.
Según la energía
Según cómo utilizan la energía, los sensores pueden clasificarse en pasivos y activos.
Los pasivos se encargan de medir variables existentes de manera natural sin interferir en el proceso.
Los sensores activos, por su parte, son aquellos capaces de generar por su cuenta la señal que deben medir. Por ejemplo, los sensores ópticos que generan una luz infrarroja, la cual rebota dentro mismo del sensor.
Según su funcionamiento
En esta categoría se agrupan los sensores:
- Primarios: que son los que convierten una magnitud en otra más fácil de leer por otro sensor. Es decir que no la transforman en energía, sino en otra magnitud.
- Resistivos: su funcionamiento se fundamenta en los cambios de resistencia según la intensidad de la medición.
- De reactancia variable y electromagnética: son los sensores que basan su funcionamiento en la capacitancia y la inductancia.
- Generadores: aquellos que sí generan una señal eléctrica a partir de la magnitud que miden.
- Digitales: son los que mandan un señal binaria de 0 y 1.
- Analógicos: estos sensores tienen en su salida una señal variable, la cual habitualmente se lee en miliamperios, voltaje o resistencia.
Por magnitud
Según aquella magnitud que miden, los sensores se dividen en:
- Posición angular o lineal
- Potenciómetro
- Encoder
- Final de carrera
- Desplazamiento y deformación
- Gala extensiométrica
- Magnetoestrictivos
- LVDT
- Velocidad lineal y angular
- Dinamo tacométrica
- Encoder
- Inclinómetros
- RVDT
- Giroscopio
- Aceleración
- Fuerza y par (deformación)
- Galgas extensiométrica
- Triaxiales
- Nivel
- Flotador
- Capacitivos
- Ultrasónicos
- Presión
- Membranas
- Piezoeléctricos
- Manómetros digitales
- Caudal
- Turbina
- Magnético
- Temperatura
- Presencia
- Inductivos
- Capacitivos
- Ópticos
- Ultrasónicos
- Táctiles
- Matriz de contactos
- Piel artificial
- Proximidad
- Capacitivo
- Inductivo
- Fotoeléctrico
- Acústico
- Sensor de acidez
- ISFET
- Luz
- Fotodiodo
- Fotoresistencia
- Fototransistor
- Captura de movimiento
- Sensor inercial
Selección de sensores
A la hora de elegir un sensor debemos tener en cuenta la variable o las variables que deseamos medir. También las especificaciones de los sensores, por ejemplo, el tipo de medición y el tipo de salida que se requiere del sensor. Otros ítems a tener en cuenta son el intervalo, la exactitud, linealidad, velocidad de respuesta, confiabilidad, factibilidad de mantenimiento, disponibilidad y el costo de cada sensor disponible.
