Un sensor es un dispositivo que transforma el estado de una cantidad física observada en una cantidad utilizable, como un voltaje eléctrico , una altura de mercurio, una intensidad o la desviación de una aguja. A menudo hay (erróneamente) confusión entre sensor y transductor : el sensor está al menos constituido por un transductor .
El sensor se diferencia del instrumento de medición en que es solo una interfaz simple entre un proceso físico y la información manipulable. Por el contrario, el instrumento de medición es un dispositivo autónomo que es autosuficiente, con una pantalla o un sistema de almacenamiento de datos. El sensor no lo tiene.
Los sensores son los componentes básicos de los sistemas de adquisición de datos . Su implementación está en el campo de la instrumentación .
En la mayoría de los casos, necesitan energía externa para funcionar ( por ejemplo , termistor , fotorresistor , potenciómetro , medidor de extensometría conocido como medidor de tensión ). Estos son sensores que pueden modelarse mediante una impedancia . Una variación del fenómeno físico estudiado (medido) genera una variación de la impedancia. Se les debe aplicar voltaje para obtener una señal de salida.
Sensores activosHablamos de sensor activo cuando el fenómeno físico que se utiliza para la determinación del mensurando efectúa directamente la transformación en una magnitud eléctrica. Es la propia ley física la que vincula la medición y la cantidad eléctrica de salida.
Un sensor activo funciona a menudo como un motor eléctrico y, en este caso, la cantidad de salida es una diferencia de potencial.
El número de leyes físicas que permiten tal transformación es obviamente limitado, por lo que se pueden identificar fácilmente los sensores activos (de los cuales el número es finito). Sin embargo, los campos de aplicación son muy amplios.
Los sensores y sus acondicionadores también se pueden clasificar por tipo de salida:
Sensores analógicosLa salida es una cantidad eléctrica cuyo valor es función de la cantidad física medida por el sensor. La salida puede tomar una infinidad de valores continuos . La señal de los sensores analógicos puede ser del siguiente tipo:
Algunos sensores analógicos típicos:
La salida es una secuencia de estados lógicos que, seguidos, forman un número. La salida puede tomar una gran cantidad de valores discretos . La señal de los sensores digitales puede ser del siguiente tipo:
Algunos sensores digitales típicos:
O sensores digitales . La salida es un estado lógico denotado por 1 o 0. La salida puede tomar estos dos valores. En particular, existen 4 tipos de sensores lógicos:
Algunos sensores lógicos típicos:
Un sensor se caracteriza según varios criterios , los más habituales son:
Para utilizar un sensor en las mejores condiciones posibles, a menudo es útil realizar una calibración y conocer las incertidumbres de medición relacionadas con ella.
En robótica móvil, es importante distinguir entre sensores propioceptivos , que realizan sus medidas en relación a lo que perciben localmente del movimiento del robot, o exteroceptivos , que se basan en medidas tomadas en relación a su entorno global (benchmark absoluto). Por ejemplo, sensores que midan los desplazamientos angulares de las ruedas de un robot podrán reconstituir su trayectoria siempre que las ruedas no patinen (patinando, patinando). Son sensores propioceptivos. Por otro lado, la ubicación mediante una torreta láser de balizas ópticas fijadas en el entorno del movimiento del robot permite una medición absoluta. Hablamos entonces de un sensor exteroceptivo.
Los últimos años del XX ° siglo surgieron el concepto de sensores inteligentes.
Además de su capacidad para medir una cantidad física, tienen otras características, aquí hay una lista no exhaustiva:
La traslación digital directa del ángulo de un eje giratorio es una gran ventaja en los sistemas que funcionan con señales digitalizadas. Ahorra tiempo (porque no hay acondicionamiento de la señal analógica y ahorra una conversión analógica a digital) y sobre todo precisión. El codificador rotatorio es un sensor de posición angular ligado mecánicamente al eje de rotación del sistema en el que estamos trabajando.
Principio de funcionamiento :
Estas partes determinan los dos niveles lógicos, la luz emitida por diodos electroluminiscentes o diodos láser se enfoca a través de cada pista en un fototransistor frente a ella.
Hay dos tipos principales de codificadores de posición giratorios:
El sensor de campo magnético (o sensor magnético) es el elemento básico (elemento sensible) del magnetómetro . Hay muchos tipos:
Ver sensor de desplazamiento .
Ver Transductor de fuerza .
Ver sonda de presión .
Sus características están indicadas por la norma NF EN 60751.
Sus características están indicadas por las normas NF EN 60584-1 y NF EN 61515.
Durante las operaciones de traslado, carga, descarga o para el almacenamiento en tanques, lastres o bodegas de un buque, es importante conocer el estado de su llenado. Esta información se puede comunicar de forma continua o mediante la detección de umbrales (niveles: bajo, alto, muy alto).
Medida continuaSe coloca un sensor de nivel en el tanque cuyo llenado queremos saber. Entrega una señal cuya amplitud o frecuencia es función directa del nivel del reservorio. Por tanto, es posible conocer en cualquier momento el nivel de llenado del depósito o el volumen aún disponible.
Detección de umbralSe colocan varios sensores en el tanque a medir. Estos sensores entregan información binaria que indica si se alcanza el nivel o no. Esta detección se puede utilizar para detener o iniciar una bomba. Un nivel alto evita que el tanque se desborde y un nivel bajo asegura una reserva mínima.
Se utilizan diferentes tipos de sensores según la naturaleza del producto. Usamos las propiedades físicas y químicas, la viscosidad, si queremos un umbral o una medición continua.
Método hidrostáticoEl sensor proporciona información continua directamente en función de la altura del fluido en el depósito.
Método eléctricoSe utilizan las propiedades de conductividad del fluido. Debe prestar atención a la corrosión y polarización de las sondas porque son atravesadas por una corriente eléctrica. Este método a veces se puede utilizar para sólidos.