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05 Sensores

  1. 1. Tema 5 Sensores 1. Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. Tipos de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3. Sensores discretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4. Principales variantes de sensores discretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5. Sensor magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6. Sensores de humo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7. Sensores de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8. Sensor de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9. Sensor de rotura de cristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 10. Sensor de infrarrojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 11. Sensores de tipo continuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 12. Sensor de iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 13. Sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 14. Sensor de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 15. Aplicaciones de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
  2. 2. Curso Virtual: Electricidad Industrial Tema 5 Sensores 1. SENSORES Son unos de los componentes de entradas de datos a un sistema de control. El sensor detecta la variación física del elemento que controla, y lo transmite en forma de magnitud eléctrica. Básicamente el sensor dispone de un transductor y de un circuito o sistema amplificador de la señal. La señal que entrega a un sensor debe ser recogida por el controlador, y en caso necesario, será ampliada y acondicionada para su posterior uso. Figura 1 SENSOR 2. TIPOS DE SENSORES Determinados sensores, deben estar alimentados eléctricamente conforme a sus características y se les denominan sensores activos. Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 1 de 12
  3. 3. Curso Virtual: Electricidad Industrial Otros sensores no necesitan alimentación eléctrica y son llamados sensores pasivos, el hecho de ser pasivos no significa que no sean atravesados por una corriente eléctrica, por ejemplo una fotorresistencia está conectada a una corriente eléctrica, pero mientras no exista una variación de luminosidad no la atraviese la corriente eléctrica, es un sensor pasivo. La calificación de los sensores se puede hacer en función de muchos criterios diferentes:  Por la forma mecánica de actuar.  Por los componentes que lo integran.  Dependiendo del sitio donde actúa.  Por la naturaleza de la señal que entrega al sistema en que se acopla. Si la clasificación empleada es la última de la lista que precede se distinguen dos grupos principales:  Los sensores discretos  Los sensores de tipo continuo 3. SENSORES DISCRETOS Son aquellos que entregan una señal de valor concreto en función de la red a que estén conectados. Los más comunes son los que adoptan dos valores, abierto-cerrado. On-off, activado-desactivado, uno-cero. Un ejemplo sería el interruptor o pulsador, también llamados de posición, ya que indica que la pieza está situada en el lugar. También se llaman final de carrera. Dispone de un contacto cerrado y otro abierto, la parte con la que tropieza la pieza puede ser un tope, de forma de bola, o de ruleta, graduable o fija. Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 2 de 12
  4. 4. Curso Virtual: Electricidad Industrial Figura 2 SENSORES DE POSICIÓN: DE BOLA, DE RULETA Y AJUSTABLE Los sensores discretos suelen ser más baratos y de gran fiabilidad, gracias a la sencillez de su funcionamiento. Normalmente, la salida de esta clase de sensores es un contacto libre de potencial que se cierra y se abre en función del sensor. En realidad no deberían de llamarse sensores, puesto que no transforman la señal eléctrica, tan solo abre o cierran un contacto. 4. PRINCIPALES VARIANTES DE SENSORES DISCRETOS  Sensor magnético  Sensor de humos  Sensores de agua  Sensor de gas  Sensor por ruptura de cristal  Sensor de infrarrojo Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 3 de 12
  5. 5. Curso Virtual: Electricidad Industrial 5. SENSOR MAGNÉTICO El principio de funcionamiento se basa en el efecto que produce un par de láminas dentro de un campo magnético. Los contactos se colocan dentro de una ampolla de vidrio en la que se ha practicado el vacío. Existen dos tipos en uno de ellos los contactos permanecen abiertos cuando no está próximo al campo magnético, si se aproxima un imán las láminas se unen cerrando los contactos. El segundo tipo es todo lo contrario, dentro del campo magnético los contactos están normalmente abiertos y al separarlo del imán se unen (Figura 5). Figura 5 SENSOR MAGNÉTICO 6. SENSORES DE HUMO Es un sensor de tipo discreto, se activa cuando dentro de su campo se produce cierta cantidad de humo, no importa de qué naturaleza es el humo, solo la presencia del humo dentro del campo de acción, pues depende de la opacidad del aire, actuando siempre que se rebase el límite máximo que se considere como superior a lo normal. Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 4 de 12
  6. 6. Curso Virtual: Electricidad Industrial Al ser sensores discretos la salida que presenta es un contacto que se abre o se cierra, algunos de ellos tienen la posibilidad de poderse ajustar el nivel de humo. En la figura 6 puede observarse el aspecto físico que presentan estos sensores. Figura 6 DOS FORMAS PARA DETECTOR DE HUMO 7. SENSORES DE AGUA Detectan la presencia de agua o la excesiva humedad en un lugar concreto. Se basa en la variación de la conductividad de determinado material cuando se encuentra seco o cuando está mojado, el aspecto exterior es muy similar al detector de humo de la figura 7, sin embargo se puede distinguir fácilmente por el lugar de colocación, el detector de humo se coloca en el techo y el detector de agua, sobre él sócalo, en el nivel más bajo posible. Figura 7 DETECTOR DE PRESENCIA DE AGUA Y ELECTRODOS SENSORES Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 5 de 12
  7. 7. Curso Virtual: Electricidad Industrial 8. SENSOR DE GAS Prácticamente en todas las viviendas existe una instalación de gas, como calentadores de agua, cocina, calefacción, por tal motivo el sensor de gas es uno de los elementos que se instala en todo sistema de automatización de hogares. Son sensores discretos, no es necesario que transmita información del nivel de gas, simplemente si hay o no mayor cantidad del nivel de gas, actuando cuando se sobrepase el umbral a partir del cual el sensor actúa mandado una señal al sistema. Existen tres sistemas para detectar la presencia de gas:  Por conductividad térmica  Mediante rayos infrarrojos  Por el efecto semiconductor de algunos materiales 8 DETECTOR DE PRESENCIA DE GAS Detectores de gas por conductividad térmica Son sensores bastante complejos y costosos. Pues su principio de funcionamiento se basa en la conductividad térmica de los gases. Consta de un hilo rodeado de gas en el interior de una cámara, por el conductor circula una cantidad de corriente constante, cuando hay presencia de gas este conductor se calienta, esta variación tiene que ser detectada con un aparato de medida muy sensible, insertado en un puente de medida. Detectores de presencia de gas mediante rayos infrarrojos. Se basa en el índice de absorción de luz infrarroja que presentan los gases. Se hace pasar un haz de luz de infrarrojos a través de una cápsula, cuando hay presencia de gas la radiación se verá rechazada y no llegará al detector. Estos sensores muy costosos y no se suelen instalar en viviendas. Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 6 de 12
  8. 8. Curso Virtual: Electricidad Industrial Detectores de gases sólidos. Su funcionamiento se basa en el efecto semiconductor de algunos materiales cuando se encuentran en atmósferas cargadas de gas, se fabrican en función del gas que se quiere detectar, son económicos y fiables, y por tanto los más usados. El aspecto del detector de humo los sensores de gas y de agua es muy similar, sin embargo la colocación difiere, el humo tiende a subir el gas a bajar y el agua se desliza por el suelo por lo que los sensores deberá de situarse en el lugar adeudos a lo que tiene que detectar. 9. SENSOR DE ROTURA DE CRISTAL El principio de funcionamiento de esta clase de sensor está basado en una cápsula semiconductor o de tipo micrófono, que cuando percibe una señal mecánica procedente de una vibración activa un contacto y cierra un circuito. Figura 9 EL PULSADOR DE AVISO DE INCENDIO POR ROTURA DE CRISTAL ES UN SENSOR DISCRETO Y NO DEBE DE CONFUNDIRSE CON EL SENSOR DE ROTURA DE CRISTAL QUE SE DESCRIBE 10. SENSOR DE INFRARROJOS Están formados por un diodo detector de la luz infrarroja procedente de un emisor cercano, figura 10. Figura 10 DETECTOR DE INFRARROJO Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 7 de 12
  9. 9. Curso Virtual: Electricidad Industrial Esta clase de sensores puede recibir señales con información codificada, como en el caso de mando a distancia por infrarrojos. En otros casos, se pueden utilizar como barreras de detección de movimiento, se lanza una señal desde un emisor y caso de ser interrumpido, el sensor se activa. 11. SENSORES DE TIPO CONTINUO Son aquellos en que su señal de salida puede cambiar de forma continua. Un ejemplo puede ser la sonda de temperatura de tipo resistivo, en que la resistencia varía de forma continua según la temperatura que esté midiendo. Los sensores continuos generan una señal de tipo continuo, que puede ser tratada e interpretada de forma inteligente. Los principales sensores continuos se utilizan como:  Sensor de iluminación.  Sensor de temperatura  Sensor de humedad  Sensor de viento 12. SENSOR DE ILUMINACIÓN Son todos aquellos que sirven para detectar o medir cantidad de luz en un espacio físico determinado. Se construyen básicamente de dos formas:  Con fotorresistencias  o con Célula fotovoltaicas Fotorresistencias. Se las conoce comercialmente como LDR (Light Dependent Resistors). Su principio de funcionamiento está basado en el efecto que produce un haz luminoso sobre un material semiconductor sensible a la luz (fotosensible), cuanto más luz menos resistencia. Células fotovoltaicas. Generan corriente cuando reciben luz, su efecto es conocido como efecto fotovoltaico, son poco utilizas como sensores. Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 8 de 12
  10. 10. Curso Virtual: Electricidad Industrial Barreras ópticas. Basado en este tipo de sensores existen una serie de sensores que a pesar de dar respuesta continua se pueden usar de forma discreta recibiendo el nombre de barreras ópticas o células fotoeléctricas. 13. SENSOR DE TEMPERATURA El control de la temperatura es una de las funciones más usadas, aunque no estén integradas en un sistema automático complejo, atendiendo a su principio de funcionamiento existen tres clase de sensores:  Pares termoeléctricos.  Termorresistencias.  Termistores Pares termoeléctricos. Son sensores basados en el efecto termoeléctrico de la unión de dos metales diferentes, al someter a calor la unión de los metales se crea una diferencia de potencial entre los extremos no unidos. Termorresistencias. Las termorresistencias son sensores construidos a partir de metales conductores. Su funcionamiento está determinado por la variación de resistencias que sufre un conductor cuando se somete a diferentes temperaturas. Termistores. Son sensores fabricados con material semiconductor cuya resistencia varía con la temperatura. La variación no se produce por el efecto termoeléctrico, sino por el efecto que el calor provoca en las bandas semiconductoras de una unión NP o PN. Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 9 de 12
  11. 11. Curso Virtual: Electricidad Industrial 14. SENSOR DE HUMEDAD Son complejos y costosos por lo que solo se emplean en instalaciones industriales Son aparatos basados en el cambio de longitud que sufren ciertas fibras orgánicas o sintéticas cuando varía la humedad relativa del aire que lo rodea (con la humedad se estira) ver la figura 11 Figura 11 SONDA DE HUMEDAD 15. APLICACIONES DE SENSORES El sensor magnético se emplea para la detección de puertas y ventanas, como señal de fin de carrera en dispositivos de desplazamiento lineal y como contadores de revoluciones en elementos que giran. Figura 12 RELÉ PARA DETECTOR DE VELOCIDAD Sensor de humo su aplicación principal es detectar incendios desde su inicio Figura 13 SENSOR DE HUMOS Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 10 de 12
  12. 12. Curso Virtual: Electricidad Industrial Sensor de agua se utiliza para detectar la presencia de agua y escapes de agua o inundaciones. Con el sensor de gas se detecta presencia de gas debido a escapes siempre que se sobrepase un nivel que se considere peligroso. Sensor de rotura de cristal, se emplea fundamentalmente en sistemas antirrobo, colocándose puertas y ventana para detectar las vibraciones que se producen cuando se golpea. Los sensores de infrarrojo se aplican en barreras infrarrojas, detectores de movimiento y mando a distancia. El sensor de iluminación tiene su aplicación en:  Las abarreras luminosas.  Construcción de luxómetros.  Relés de conexión-desconexión del alumbrado.  Regulación de la iluminación interior de las habitaciones.  Interruptores crepusculares.  Detección de paso de vehículos.  Detectores de paquetes.  Detectores de personas  Detectores de nivel (Líquido o sólido) Figura 14 BARRERA ÓPTICA CON EMISOR Y RECEPTOR SUPERPUESTOS Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 11 de 12
  13. 13. Curso Virtual: Electricidad Industrial Figura 15 RELÉ PARA CONTROL DE NIVEL CON SENSORES DE AGUA Sensor de temperatura, se utiliza para regular la temperatura dentro de ciertos límites y como componente de los termómetros eléctricos. Figura 16 SENSOR DE TEMPERATURA El sensor de humedad y el sensor de viento se utiliza muy poco, solo como aparato de medida sin aplicación en los sistemas automáticos. El sensor de viento se utiliza para cerrar persianas cuando la velocidad del viento es demasiado alta. Figura 17 SENSOR DE VIENTO ELECTRÓNICO (ANEMÓMETRO) Módulo 2. Tema 5 Sensores Página 12 de 12

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