1.4.2 Funcionamiento

El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo , está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier material.

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de osciladores, en los que la amplitud de oscilación varía al aproximar unobjeto .

CIRCUITO DISPARADOR

Este circuito (trigger o switching circuit) compara la señal que le proporciona el rectificador con una señal umbral que cambia ligeramente dependiendo del estado de activación, creando así la histérisis del sensor de proximidad.

CIRCUITO OSCILADOR

ETAPA DE SALIDA

La etapa de salida acondiciona la señal proporcionada por el circuito comparador a los valores de tensión o corriente normalizados, activando o desactivando la salida según corresponda.

CIRCUITO RECTIFICADOR

La señal alterna recibida del oscilador es convertida por medio del circuito rectificador, de manera que la aproximación del objeto al sensor se traducirá en una variación de una señal de corriente continua.

POTENCIOMETRO

La sensibilidad ( distancia de detección ) de la mayoría de los sensores de proximidad capacitivos puede ajustarse por medio de un potenciómetro (resistencia variable ). De esta forma es posible eliminar la detección de ciertos medios ( por ejemplo , es posible determinar el nivel de un líquido a través de la pared de vidrio de su recipiente) .

Entre un electrodo “activo” y uno puesto a tierra , se crea un campo electrostático disperso. Para contrarrestar las influencias que pueda ocasionar la humedad, se sueledisponer un tercer electrodo que lo conpense .

1.2.1.- TIPOS.

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad, los más comunes son los capacitivos, los inductivos y los infrarrojos.

Sensores capacitivos.

Los sensores de proximidad capacitivos, aunque también detectan materiales conductores, están especialmente indicados para la detección de materiales aislantes, tales como papel, plástico, madera, etc.

Sensores inductivos.

Los sensores de proximidad inductivos son detectores de posición electrónicos, que dan una señal de salida sin contacto mecánico directo, estos sensores detectan todo tipo de objetos metálicos.

Sensores infrarrojos.

Los sensores de proximidad infrarrojos detectan la radiación emitida por los materiales calientes y la transforman en una señal eléctrica.

Sensor de aproximación, óptico; Sensor de aproximación, inductivo; Sensor de aproximación, capacitivo

Algunos kits están diseñados para deshabilitar automáticamente la luz antiniebla trasera del automóvil así como los sensores de aproximación traseros (PDC).

Parking Sensor, funciona por la emisión y recepción de ultrasonidos, a partir de los rebotes en los obstáculos dentro de su campo de acción. Estos ultrasonidos son generados por un circuito electrónico que es el encargado de recibir, procesar los rebotes y calcular la distancia a la que se encuentra el vehiculo del obstáculo, indicándole al conductor de su aproximación mediante un dispositivo acústico y visible instalado dentro del vehículo.

Caracteristicas:

- CPU original de PHILIPS.

- Display Digital.

- Instalacion muy sencilla.

- Sensores por ultrasonidos de gran precision.

- Alcance de hasta 2m.

- Sin necesidad de cortar cables originales.

- Sensores de diferentes colores, elige el color que deseas (negro, blanco y plateado).

- No se ve afectado por el viento, la lluvía ni el hielo o la nieve.

Especificaciones tecnicas:- Tension: 10 - 15V DC

- Potencia máxima: 3W

- Temperatura de trabajo: - 30ºC a + 70 ºC

- Distancia deteccion: 0.3m - 2 m

- Radio Frecuencia: 433,92 Mhz

KIT COMPLETO- 1 Manual de instrucciones de instalación

- 4 Sensores

- 1 Unidad de Control

- 1 Display digital inalambrico

- 1 Broca corona de 21mm

- Cables de conexión

El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo , está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier material.

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de osciladores, en los que la amplitud de oscilación varía al aproximar un objeto .

1.4 Proximidad.

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.

Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.

Son de estado sólido, y no requieren contacto directo con el material a sensar.

APLICACIONES TIPICAS: Control de cintas transportadoras; control de alta velocidad; detección de movimiento, conteo de piezas, etc.

Varios métodos pueden ser utilizados para medir distancia, proximidad o presencia en aplicaciones que no tienen que ver con el contacto físico aparte de radares o sonares. Lo más común en este caso es el uso de sensores para medir señal ultrasónica o infrarroja. El diseño de éstos está basado en la generación y transmisión de una alborada de sonido ultrasónico o de luz infrarroja que se apuntan hacia un blanco. El sonido o la luz rebotan y regresan de nuevo al sensor. Subsecuente-mente el sistema del sensor mide el retardo en tiempo de la señal en regresar a la fuente o eco y calcula la distancia al blanco, utilizando la velocidad del sonido en el caso del ultrasonido, o el factor de reflexión y luminosidad en la señal de luz.

1.2.1 Tipos

Hay tres tipos de sensores de temperatura
Los RTD

Un RTD (del inglés: resistance temperature detector) es un detector de temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. Su símbolo es el siguiente, en el que se indica una variación lineal con coeficiente de temperatura positivo.

Símbolo RTD

Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los electrones y reduciéndose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitación, y mayor resistencia.

La variación de la resistencia puede ser expresada de manera polinómica como sigue a continuación. Por lo general, la variación es bastante lineal en márgenes amplios de temperatura.

${\displaystyle R=R_{0}\cdot (1+\alpha \cdot \Delta T)\,\!}$

donde:

• ${\displaystyle R_{0}}$ es la resistencia a la temperatura de referencia ${\displaystyle T_{0}}$
• ${\displaystyle \Delta T}$ es la desviación de temperatura respecto a ${\displaystyle T_{0}}$ ${\displaystyle (\Delta T=T-T_{0})}$
• ${\displaystyle \alpha }$ es el coeficiente de temperatura del conductor especificado a 0 °C, interesa que sea de gran valor y constante con la temperatura

Termistores

Un termistor es un sensor de temperatura por resistencia. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo
• PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo (también llamado posistor).

Cuando la temperatura aumenta, los tipo PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen.

los termopares.

Un termopar (llamado tambien Termocupla por una mala traducción del término inglés Thermocouple) es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los milivoltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck).

Normalmente los termopares industriales están compuestos por un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo del tubo está la unión, y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).

En instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con precisiones inferiores a un grado Celsius.^{[cita requerida]}

El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.

1.2 Temperatura.

 los sensores de temperatura más conocidos, una NTC (Negative Temperature Coefficient). Para ello se utilizará otro sensor de temperatura integrado, el LM335, cuya respuesta lineal servirá para caracterizar la respuesta no lineal del sensor NTC. Además en esta sesión se estudiará un tipo de amplificador cuya estructura está especialmente diseñada para su utilización en instrumentación, son los denominados Amplificadores de Instrumentación, concretamente el AD620. Por último se montará un circuito para el control de temperatura utilizando el sensor LM335 (esta última parte es opcional). Con el fin de facilitar el trabajo de elaboración de la memoria de cálculos teóricos y resultados experimentales, las preguntas que se deben responder en cada uno de estos informes se indican en el manual de prácticas precedidas de las siglas CT en el caso de cálculos teóricos y RE en el de resultados experimentales. En esta práctica debe comprobar todos los componentes salvo (si bien es útil que tenga algún repuesto en caso de necesidad): - NTC (151-215), LM335 - AD620 - Montajes como fuentes de calor - Resistencia de 10 Ω, 5W 

1.1.1 Tipos

Detectores de ultrasonidos

Los detectores de ultrasonidos resuelven los problemas de detección de objetos de prácticamente cualquier material. Trabajan en ambientes secos y polvorientos. Normalmente se usan para control de presencia/ausencia, distancia o rastreo.

Interruptores básicos

Se consiguen interruptores de tamaño estándar, miniatura, subminiatura, herméticamente sellados y de alta temperatura. Los mecanismos de precisión se ofrecen con una amplia variedad de actuadores y características operativas. Estos interruptores son idóneos para aplicaciones que requieran tamaño reducido, poco peso, repetitividad y larga vida.

Interruptores final de carrera

Descripción: El microswitch es un conmutador de 2 posiciones con retorno a la posición de reposo y viene con un botón o con una palanca de accionamiento, la cual también puede traer una ruedita.

Funcionamiento: En estado de reposo la patita común (COM) y la de contacto normal cerrado (NC), están en contacto permanente hasta que la presión aplicada a la palanca del microswitch hace saltar la pequeña platina acerada interior y entonces el contacto pasa de la posición de normal cerrado a la de normal abierto (NO), se puede escuchar cuando el microswitch cambia de estado, porque se oye un pequeño clic, esto sucede casi al final del recorrido de la palanca.

Interruptores manuales

Estos son los sensores más básicos, incluye pulsadores, llaves, selectores rotativos y conmutadores de enclavamiento. Estos productos ayudan al técnico e ingeniero con ilimitadas opciones en técnicas de actuación y disposición de componentes.

Sensores para automoción

Se incluyen sensores de efecto Hall, de presión y de caudal de aire. Estos sensores son de alta tecnología y constituyen soluciones flexibles a un bajo costo. Su flexibilidad y durabilidad hace que sean idóneos para una amplia gama de aplicaciones de automoción.

Sensores de caudal de aire

Los sensores de caudal de aire contienen una estructura de película fina aislada térmicamente, que contiene elementos sensibles de temperatura y calor. La estructura de puente suministra una respuesta rápida al caudal de aire u otro gas que pase sobre el chip.

Sensores de corriente

Los sensores de corriente monitorizan corriente continua o alterna. Se incluyen sensores de corriente lineales ajustables, de balance nulo, digitales y lineales. Los sensores de corriente digitales pueden hacer sonar una alarma, arrancar un motor, abrir una válvula o desconectar una bomba. La señal lineal duplica la forma de la onda de la corriente captada, y puede ser utilizada como un elemento de respuesta para controlar un motor o regular la cantidad de trabajo que realiza una máquina.

Sensores de efecto Hall

Son semiconductores y por su costo no están muy difundidos pero en codificadores ("encoders") de servomecanismos se emplean mucho.

Sensores de humedad

Los sensores de humedad relativa/temperatura y humedad relativa están configurados con circuitos integrados que proporcionan una señal acondicionada. Estos sensores contienen un elemento sensible capacitivo en base de polímeros que interacciona con electrodos de platino. Están calibrados por láser y tienen una intercambiabilidad de +5% HR, con un rendimiento estable y baja desviación.

Sensores de posición de estado sólido

Los sensores de posición de estado sólido, detectores de proximidad de metales y de corriente, se consiguen disponibles en varios tamaños y terminaciones. Estos sensores combinan fiabilidad, velocidad, durabilidad y compatibilidad con diversos circuitos electrónicos para aportar soluciones a las necesidades de aplicación.

Sensores de presión y fuerza

Los sensores de presión son pequeños, fiables y de bajo costo. Ofrecen una excelente repetitividad y una alta precisión y fiabilidad bajo condiciones ambientales variables. Además, presentan unas características operativas constantes en todas las unidades y una intercambiabilidad sin recalibración.

Sensores de temperatura

Los sensores de temperatura se catalogan en dos series diferentes: TD y HEL/HRTS. Estos sensores consisten en una fina película de resistencia variable con la temperatura (RTD) y están calibrados por láser para una mayor precisión e intercambiabilidad. Las salidas lineales son estables y rápidas.

Sensores de turbidez

Los sensores de turbidez aportan una información rápida y práctica de la cantidad relativa de sólidos suspendidos en el agua u otros líquidos. La medición de la conductividad da una medición relativa de la concentración iónica de un líquido dado.

Sensores magnéticos

Los sensores magnéticos se basan en la tecnología magnetoresisitiva SSEC. Ofrecen una alta sensibilidad. Entre las aplicaciones se incluyen brújulas, control remoto de vehículos, detección de vehículos, realidad virtual, sensores de posición, sistemas de seguridad e instrumentación médica.

Sensores de presión

Los sensores de presión están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con microcontroladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviación, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado.

1. SENSORES

Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.

Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de componentes activos.

Pero el tema constructivo de los captadores lo dejaremos a un lado, ya que no es el tema que nos ocupa, más adelante incluiremos en el WEB SITE algún diseño en particular de algún tipo de sensor.

Sensores de posición:Su función es medir o detectar la posición de un determinado objeto en el espacio, dentro de este grupo, podemos encontrar los siguientes tipos de captadores;Los captadores fotoeléctricos:La construcción de este tipo de sensores, se encuentra basada en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser etc...) y una célula receptora de dicha señal, como pueden ser fotodiodos, fototransistores o LDR etc.Este tipo de sensores, se encuentra basado en la emisión de luz, y en la detección de esta emisión realizada por los fotodetectores.Según la forma en que se produzca esta emisión y detección de luz, podemos dividir este tipo de captadores en: captadores por barrera, o captadores por reflexión.En el siguiente esquema podremos apreciar mejor la diferencia entre estos dos estilos de captadores:Captadores- Captadores por barrera. Estos detectan la existencia de un objeto, porque interfiere la recepción de la señal luminosa.Captadores por reflexión; La señal luminosa es reflejada por el objeto, y esta luz reflejada es captada por el captador fotoeléctrico, lo que indica al sistema la presencia de un objeto.Sensores de contacto:Estos dispositivos, son los más simples, ya que son interruptores que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar.Su simplicidad de construcción añadido a su robustez, los hacen muy empleados en robótica.Captadores de circuitos oscilantes:Este tipo de captadores, se encuentran basados en la existencia de un circuito en el mismo que genera una determinada oscilación a una frecuencia prefijada, cuando en el campo de detección del sensor no existe ningún objeto, el circuito mantiene su oscilación de un manera fija, pero cuando un objeto se encuentra dentro de la zona de detección del mismo, la oscilación deja de producirse, por lo que el objeto es detectado.Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia, ya que al no tener partes mecánicas, su robustez al mismo tiempo que su vida útil es elevada.Sensores por ultrasonidos:Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoeléctrico, ya que se emite una señal, esta vez de tipo ultrasónica, y esta señal es recibida por un receptor. De la misma manera, dependiendo del camino que realice la señal emitida podremos diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexión.Captadores de esfuerzos:Este tipo de captadores, se encuentran basados en su mayor parte en el empleo de galgas extensométrica, que son unos dispositivos que cuando se les aplica una fuerza, ya puede ser una tracción o una compresión, varia su resistencia eléctrica, de esta forma podemos medir la fuerza que se está aplicando sobre un determinado objeto.Sensores de Movimientos:Este tipo de sensores es uno de los más importantes en robótica, ya que nos da información sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos controlar con un grado de precisión elevada la evolución del robot en su entorno de trabajo.Dentro de este tipo de sensores podemos encontrar los siguientes:- Sensores de deslizamiento:Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva, o por el contrario que no se caiga de las pinzas del robot por no sujetarlo debidamente.Su funcionamiento general es simple, ya que este tipo de sensores se encuentran instalados en el órgano aprehensor (pinzas), cuando el robot decide coger el objeto, las pinzas lo agarran con una determinada fuerza y lo intentan levantar, si se produce un pequeño deslizamiento del objeto entre las pinzas, inmediatamente es incrementada la presión le las pinzas sobre el objeto, y esta operación se repite hasta que el deslizamiento del objeto se ha eliminado gracias a aplicar la fuerza de agarre suficiente.- Sensores de Velocidad:Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero la aplicación más conocida de este tipo de sensores es la medición de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot. La forma más popular de conocer la velocidad del giro de un motor, es utilizar para ello una dinamo tacométrica acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular, ya que este dispositivo nos genera un nivel determinado de tensión continua en función de la velocidad de giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensión corresponde una determinada velocidad, podremos averiguar de forma muy fiable a qué velocidad gira un motor. De todas maneras, este tipo de sensores al ser mecánicos se deterioran, y pueden generar errores en las medidas.Existen también otros tipos de sensores para controlar la velocidad, basados en el corte de un haz luminoso a través de un disco perforado sujetado al eje del motor, dependiendo de la frecuencia con la que el disco corte el haz luminoso indicará la velocidad del motor.- Sensores de Aceleración:Este tipo de sensores es muy importante, ya que la información de la aceleración sufrida por un objeto o parte de un robot es de vital importancia, ya que si se produce una aceleración en un objeto, este experimenta una fuerza que tiende ha hacer poner el objeto en movimiento.Supongamos el caso en que un brazo robot industrial sujeta con una determinada presión un objeto en su órgano terminal, si al producirse un giro del mismo sobre su base a una determinada velocidad, se provoca una aceleración en todo el brazo, y en especial sobre su órgano terminal, si esta aceleración provoca una fuerza en determinado sentido sobre el objeto que sujeta el robot y esta fuerza no se ve contrarrestada por otra, se corre el riesgo de que el objeto salga despedido del órgano aprehensor con una trayectoria determinada, por lo que el control en cada momento de las aceleraciones a que se encuentran sometidas determinadas partes del robot son muy importantes.