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Instituto Tecnológico de ChetumalIngeniería Eléctrica

Control de Maquinas Eléctricas

1.5 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE SENSORES Y TRANSDUCTORES.

Características deseables de los Sensores y Transductores

Exactitud La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible.

Se entiende por exactitud que el valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición.   Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.

Precisión La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible.  

La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable.  La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.

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1.5 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE SENSORES Y

TRANSDUCTORES.

Rango de funcionamiento El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser

exacto y preciso en todo el rango.

Velocidad de respuesta El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la

variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.

Calibración El sensor debe ser fácil de calibrar.   El tiempo y los procedimientos

necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos.   Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración

Fiabilidad El sensor debe tener una alta fiabilidad.   No debe estar sujeto a

fallos frecuentes durante el funcionamiento.

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Medida de Temperatura

Características

Sensor

RTD película platino

RTD platino bobinada

Termopar NTC

Coste del sensor

Coste del sistema

Margen de medida

-200 a 750ºC -200 a 850ºC -270 a 1800ºC -100 a 300ºC

Tolerancias 0,1 % 0,06 % 0,5 % 10%

Estabilidad

Sensibilidad

Linealidad No lineal

Efecto del ruido

bajo bajo alto bajo

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Medida de Presencia

Tipo de Sensor

Modo de trabajoVentajas /

inconvenientesAplicaciones

Infrarrojos (pasivo)

Detección de cambios de luz que recibe un fotodiodo en un área grande

Bajo costeUso sencilloAlcance de metrosPoco precisoPuede ser interferidoNo detecta movimientos lentosPrecisa luz

Seguridad básicaControl de iluminación

Infrarrojo (activo)

Se incluye emisor infrarrojo en el sistema

Bajo costeUso sencilloAlcance de metrosPoco precisoPuede ser interferidoNo detecta movimientos lentos

Seguridad básicaControl de iluminación

Cámara CCDs (pasivo)

Procesamiento digital de imagen captada mediante cámaras de CCDs

Muy precisoPuede permitir más funcionesAlcance modificableAlto costeDiseño complejoPrecisa iluminación

SeguridadControl de AccesosMonitorización

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Tipo de Sensor

Modo de trabajo

Ventajas / inconvenientes

Aplicaciones

Micrófono (pasivo)

Detección de ruido mediante sistema piezoeléctrico

SencilloMuy poco precisoFacial de interferirPoco sensible

Seguridad básica

Ultrasonidos (activo)

Técnicas de impulso-eco mediante piuezoeléctricos

Muy sensiblePermite conocer distanciaNo precisa movimientoSencilloAfectado por vibracionesOmnidireccionalAlcance de pocos metros

SeguridadControl de accesoControl de iluminación

Barrera infrarroja (activo)

Detectar objeto entre emisor y receptor de infrarrojos

Bajo costeSencilloAlcance variable, hasta decenas de metrosMuy precisoEntrono limpio

Seguridad básicaControl de accesos y puertasUso industrial

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Medida de Proximidad

Sensor Alcance Limitaciones Usos

Final de carrera Por contacto

Exige contactoDuración limitada

Automatismos simplesSeguridadUso industrial

inductivo 0,1 a 20 cmSolo objetos metálicosObj. GrandesSelectivo

Automatismos simplesRecuento de piezasSeguridadUso industrial

capacitivo 0,1 a 3 cmObjetos grandesCorto alcanceSelectivo

Barrera de luz 0,1 a 10 m

Solo detectan en una línea.Entornos limpiosPoco selectivo

Reflexión en espejo 0,1 a 3 m

Solo detectan en una línea.Entornos limpiosPoco selectivo

Reflexión en objeto 0,05 a 1m

Alcance dependiente del objetoEntornos limpiosPoco selectivo

Ultrasonidos 0,1 a 3 m

Poco selectivoAlcance dependiente del objetoPoco direccionalSensibles a vibraciones.

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Medida de Posición / Velocidad

Angular - Lineal:

o Potenciómetroso Sensores electromagnéticoso Inductivoso Codificadores de pulsos

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Medida de Aceleración / Vibración

TipoMargen

de medidaAncho de

bandaVentajas /

inconvenientesAplicaciones

Acelerómetros micromecánicos (MEMS)

1,5 a 250 g 0,1 a 1500 Alta sensibilidadCoste medioUso sencilloBajas temperaturas

ImpactoABSAirbagUso en automoción

piezoeléctricos 0 a 2000 g 10 a 20000 Sensibilidad mediaUso complejoBajas temperaturasNo funciona en continua

VibraciónImpactoUso industrial

Piezoeresistivos 0 a 2000 g 0 a 10000 Continua y alternaPrestaciones mediasBajo coste

VibraciónImpactoAutomoción

Capacitivos 0 a 1000 g 0 a 2000 Funciona en continuaBajo ruidoBaja potenciaExcelentes características

Uso generalUso industrial

Mecánicos 0 a 200 g 0 a 1000 Alta precisión en continuaLentosAlto coste

Navegación inercialGuía de misilesHerramientasnivelación

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Medida de Parámetros eléctricos

Característica

Sensor

Resistencia shunt

Transformador de corriente

Sensor de efecto hall

Sensor magneto-rresistivo

Sensor de fibra óptica

Coste Muy bajo Medio Alto Alto Medio

Linealidad Muy buena Media Media Media Buena

Capacidad de medir altas corrientes

Muy pobre Buena Buena Baja Muy buena

Consumo Alto Bajo Medio Bajo Medio

Variación de la salida con la temperatura

Media Baja Alta Media Baja

Offset Si No Si Si No

Histéresis y saturación

No Si Si Si No