Sensores y Transductores: Tipos, Características y Clasificación

Instrumentación y Sensores

Esta sección introduce conceptos clave relacionados con la instrumentación y los sensores en el campo de la electricidad y la electrónica.

Definiciones Clave

• Sensor-Captador: Elemento que, al estar en contacto con una magnitud física, puede detectarla y registrar sus variaciones.
• Transductor: Elemento que transforma una señal de entrada en otra señal, comprensible para el sistema.
• RTD (Resistance Temperature Detector): Detector de temperatura resistivo.
• Servosistema (o servomecanismo): Sistema de control retroalimentado donde la salida es un elemento mecánico (posición, velocidad o aceleración).
• Puente de Wheatstone: Circuito utilizado para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente, formado por cuatro resistencias en un circuito cerrado. Una de ellas es la resistencia a medir.

Las variables de instrumentación se clasifican en seis tipos: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares.

Transductor: Dispositivo que convierte una magnitud física, no interpretable directamente por el sistema, en otra variable que sí lo es.

Transmisor: Circuitería que transforma la señal del sensor o transductor y la convierte en una señal normalizada.

Características de los Sensores

• Rango de medida: Diferencia entre los valores máximo y mínimo que el sensor puede medir.
• Offset: Desviación del valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula.
• Precisión: Error máximo de medida esperado.
• Linealidad o no linealidad: Máxima desviación entre la curva de funcionamiento del sensor (en dirección ascendente) y la línea recta que une el punto inicial y final de funcionamiento.
• Sensibilidad de un sensor: Relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.
• Resolución: Mínima variación de la magnitud de entrada detectable a la salida.
• Histéresis: Cociente entre la máxima diferencia y el rango de medida (expresado en %).
• Rapidez de respuesta: Tiempo que tarda el sensor en responder a un cambio en la magnitud medida. Puede ser un tiempo fijo o depender de la variación de la magnitud.
• Derivas: Magnitudes, distintas a la medida, que influyen en la variable de salida.
• Repetitividad: Error esperado al repetir varias veces la misma medición.

Existen otros sensores para diversas magnitudes, como sonido (micrófonos), caudal (caudalímetros), flujo, visión artificial (video CCD o CMOS), etc.

Clasificación de los Sensores

Según el Origen de la Energía

• Moduladores o activos: La señal de salida proviene de una fuente de energía auxiliar. La entrada solo controla la salida.
• Generadores o pasivos: La energía es suministrada por la entrada.

Según la Señal de Salida

• Analógicos: La señal de salida varía de forma continua.
• Digitales: La señal de salida varía en forma de saltos discretos. Ofrecen mayor fidelidad y fiabilidad.
• Todo o nada: Presentan solo dos estados, separados por un valor umbral de la variable detectada.