Cómo funciona el sensor de posición

Como su nombre lo indica, los sensores de posición permiten determinar la ubicación de un objeto. A la hora de buscar un sensor de posición o de desplazamiento, hay que tener en cuenta si lo que necesitamos es un sensor lineal o uno rotativo, así como la resolución y nivel de repetibilidad requeridos para nuestro proyecto y el rango de medición que precisamos.

También debemos pensar si la aplicación requiere un sensor específico (por ejemplo, con protección especial para ambientes húmedos o explosivos), en la forma y el tamaño que tiene cada sensor según su tipo de montaje y cómo usará la señal de salida.

Tipos de sensores de posición

• Potenciómetro: Se trata de un dispositivo analógico de resistencia variable cuya función es la medición de la posición rotacional o lineal de un objeto. Estos sensores de posición son llamados también sensores resistivos, ya que se encarga de medir la resistencia de una pista conductora entre el punto de referencia y un cursor conectado a una pieza móvil o su soporte. Dicha resistencia es la que posibilida obtener el resultado de la posición de la pieza en cuestión. Cabe mencionar que se trata de dispositivos económicos, pero a la vez tienen la desventaja de sufrir todo tipo de desgastes, ya que no oponen mucha resistencia a factores como las vibraciones o los cambios bruscos de temperatura.
• Transformador lineal de diferencial variable (TDVL o, por sus siglas en inglés, LVDT): es un tipo de transformador eléctrico que se encarga de calcular el desplazamiento lineal con una precisión habitualmente de 1 μm. En los modernos LVDT su precisión se registra en el rango de los nanómetros, razón por la cual son usados largamente en los microscopios de fuerza atómica.
  Están conformados por un par de transformadores que tienen en común un único núcleo magnético. Éste se halla conectado a la pieza cuya posición se debe calcular. Lo que hace posible la medición es el movimiento del núcleo, puesto que esta acción hace que la tensión eléctrica entre los dos transformadores se modifique y, en consecuencia, se obtiene la medición con exactitud.
  Además de su confiabilidad, estos sensores son resistentes a condiciones extremas. Sin embargo, estas características los convierten en dispositivos pesados debido a su tamaño y, sobre todo, de alto precio.
• Sensor de posición óptico o Encoder: también es llamado codificador rotatorio, codificador del eje o generador de pulsos. Se trata de un dispositivo electromecánico, el cual es capaz de convertir la posición angular de un eje a un código digital.
  Los sensores de posición ópticos se utilizan cuando es imperativo que las mediciones no se vean interrumpidas por campos magnéticos. Además, estos sensores no presentan histéresis, por lo cual, aunque sean frágiles, son utilizados cuando se requiere una alta precisión; por ejemplo, en lentes fotográficos de última generación, plataformas de radar rotatorios y dispositivos de entrada de ordenador como el mouse.Hay dos tipos de sensores ópticos: el absoluto y el incremental o relativo.
  • Incrementales: son aquellos que funcionan en relación con la posición de referencia. En caso de que ocurra un fallo de alimentación, el sistema de tratamiento de datos deberá esperar a que el encoder envíe la información a la posición de referencia y recién entonces podrá calcular la información de desplazamiento angular.
  • Sensores absolutos: en este método utiliza un disco que va unido al eje, pero se trata de un disco de un tamaño mucho menor y que está marcado con gran cantidad de líneas radiales. Cada vez que una de las líneas atraviese su campo visual, el interruptor óptico liberará un pulso eléctrico que va a ser registrado por un circuito de control electrónico, el cual determinará el ángulo con el cual da vueltas el eje.
• Sensor de posición magnético: Otro nombre con el que los puedes hallar es sensores de efecto Hall. Estos logran dar con la posición de una pieza al calcular el campo magnético de un imán o de una banda magnética. Se trata de sensores fuertes y que casi no se ven alterados por la humedad o el polvo, aunque sí pueden dañarse por interferencias magnéticas, sobre todo cuando la causa es la cercanía de cables eléctricos. Vale mencionar que su precisión puede verse afectada por la histéresis.
• Sensor de posición magnetostrictivo: Este sensor es capaz de crear un campo magnético a partir de una guía de onda que se encuentra en el sensor y que libera un impulso eléctrico a tal fin. Dicho campo magnético se encuentra con el de un imán externo y en esa interacción crean una onda mecánica elástica que se propaga hasta el cabezal de lectura. De esta forma, la posición del campo magnético externo es calculada de acuerdo a lo que demore la respuesta de la onda mecánica elástica.

Cuanto mayor es la longitud de la guía de onda, mayor es la precisión de estos sensores. Es menester indicar que, además, soportan temperaturas de hasta 100º C, vibraciones y golpes. En cuanto a lo económico: se consideran componentes algo costosos.