¿Qué son los sensores y para qué sirven?

Los sensores tienen muchos tipos de definiciones y muchas veces depende de su área de aplicación, en electrónica una definición sencilla puede ser, los sensores son dispositivos que permiten medir variables físicas como luz, temperatura, humedad, aceleración, etc y transformarla en una señal eléctrica como voltaje, corriente o resistencia.

Los sensores también son llamados tranductores, sin embargo se debe tener en cuenta que son uno de los dos tipos de transductores, el otro tipo son los actuadores que tienen la capacidad de convertir una señal de entrada en otro tipo de salida.

Clasificación

Al igual que la definición, la clasificación de sensores es muy amplia, una de las más comunes es clasificarlos por el tipo de variable que pueden leer, también se pueden clasificar por el tipo de salida, si esta es analógica o si es digital. Si los clasificamos por tipo los más comunes son

Temperatura: Se usan para medir temperatura ambiente así como temperatura en puntos o partes de maquinas o procesos, tambien para medir temperatura corporal o aquí encontramos RTD (Resistance Temperature Detector), termocuplas, sensores de circuitos integrados y sensores fotoelectricos que midan el espectro infrarrojo por ejemplo los sensores sin contacto

Movimiento: Se usan para medir si unobjeto esta en movimiento o si se esta cayendo o como en los celulares si giraste el celular para girar la pantalla, aquí encontramos sensores como IMUs (unidad de medición inercial), encoders (Fotoeléctricos), y GPS

Distancia: Son de los sensores mas usados en la industria, su uso va desde detectar si esta un objeto en una banda transportadora, medir si un tanque esta lleno o en un robot movil detectar si hay objetos cercanos para no colisionar con ellos Aquí encontramos sensores como los ToF (time-of-flight), PSD
(position sensitive detector) la mayoría de estos fotoeléctricos, también sensores de ultrasonido, sensores capacitivos e inductivos

Presión: Son usados en aplicaciones como basculas para medir cuanto pesa fruta o como sensores para ingresar datos como un teclado de una computadora, o para detectar movimientos de partes mecánicas como finales de carrera en maquinas Aquí encontramos sensores de tipo mecánicos como los pulsadores, o de tipo resistivo como los FSR (Force sensing resistor)

Luminosidad: Aquí encontramos sensores como las foto resistencias o LDR ( light-dependent resistor.), la mayoría de estos sensores son de tipo Fotoeléctrico

Humedad: Se usan para medir humedad en el medio ambiente o en lugares específicos como por en cultivos o en procesos que requieren hacer control de humedad aquí encontramos sensores de tipo capacitivos y resistivos, estos cambian físicamente su resistencia o capacitación cuando la humedad varia

Características

De acuerdo al tipo o clasificación de los sensores existen diferentes tipos de características, las principales son

Tipo de salida: indica de que forma va a entregar el sensor la lectura tomada, ademas con el tipo de salida podemos saber si el sensor requiere algún tipo de acondicionamiento de señal
Rango: Son los valores medidos de la señal de entrada comprendidos entre el máximo y el mínimo que puede detectar el sensor
Resolución: Es la variación mínima de la señal de entrada que produce una variación en la señal de salida.
Precisión: Es la variación máxima entre la medida “real” y la medida obtenida, a la precisión se la relaciona con el error
Repetitibilidad: Es la variación máxima obtenida en la salida al tomar varias mediciones del sensor cuando este conserva las mismas condiciones
Sensibilidad: indica cual es la variación más pequeña que el sensor puede detectar
Velocidad de respuesta: indica que tan rápido se puede obtener una respuesta del sensor
Respuesta en frecuencia: indica que tan rápido puede variar la señal del entrada y que el sensor sea capaz de medirla

¿Qué se debe tener en cuanta al seleccionar un sensor?

Depende del tipo de proceso, o sistema en cada caso alguna característica puede ser mas importante que la otra, por ejemplo si requieres un sensor para medir los picos de corriente en un motor, este sensor debe ser muy sensible y tener una respuesta en frecuencia y velocidad de respuesta altas, pero si quieres un sensor para detectar una persona y abrir una puerta lo mas importante podría ser el rango, sin embargo independiente de que sea mas importante para tu sistema en las características del sensor, debes también tener esto en cuenta

Tipo de material o medio a sensar: Todos los sensores independiente de su naturaleza para poder obtener una medida toman algo de “energía” del medio, por ejemplo si usas un sensor de ultrasonido que genera ondas sonoras para medir la distancia a un objeto, si este objeto tiene una superficie suave como una tela, esta va a absorber parte de las ondas y la medición va a ser errónea, pero si el objeto es rígido la medición va a ser adecuada. otro ejemplo son los sensores de humedad, existen sensores para medir humedad ambiental y son diferentes de los sensores que se entierran para medir la humedad de un cultivo o los que se entierran parcialmente para medir humedad por medio de conductividad eléctrica, cada uno de estos sensores es diferente y no sirve para medir la humedad si no se usa en el entorno adecuado, por ejemplo el sensor que se entierra parcialmente no puede medir la humedad en el aire.
Sistema de control: Cada sensor tiene un tipo de salida diferente, no existe un estándar único, generalmente los sensores usados para desarrollo electrónico manejan protocolos como SPI, I2C, o señales Analógicas de 3 o 5Vdc, pero si nuestro sistema de control es un PLC probablemente la entrada puede ser de 4 a 20mA o 0 a 10Vdc, o también puede ser un protocolo industrial como RS-485, modbus, entre otros, por esto es muy importante saber que tipo de salida usar, ademas algunos sensores requieren acondicionamiento de señal como pasa con una celda de carga que requiere un puente de Wheatstone o algunos sensores requieren una etapa de amplificación por que su señal de salida es de algunos milivoltios
Fuente de alimentación: Depende del tipo de sensor puede cambiar el voltaje de alimentación requerido, en el caso de los sensores industriales es común encontrarlos en 12 o 24Vdc, y en el caso de sensores para diseño electrónico los voltajes mas habituales son 5V y 3V. y esto es importante porque conectar un sensor a un voltaje superior al nominal lo puede dañar y si es inferior va a ser que funcione mal