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El sensor inductivo en la automoción.

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Jesus Martinez

on 15 October 2015

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El sensor inductivo en la automoción.
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Sensores Inductivos
Los sensores inductivos se utilizan en los automóviles para medir velocidades de rotación o detectar la posición angular de un determinado elemento. Su principal ventaja es su reducido coste y simplicidad, mientras que su mayor inconveniente es la falta de precisión cuando las velocidades de giro son bajas.
Componentes
El sensor inductivo empleado en automoción está formado por:

· Un imán permanente.

· Una bobina envolviendo el imán permanente, y de cuyos extremos se obtiene la tensión.

· Una pieza de material ferromagnético que se coloca en el elemento en movimiento y sirve para detectar su paso cerca del sensor. Esta pieza puede tener varios dientes formando una corona.
Funcionamiento
El sensor inductivo se basa en la tensión generada en la bobina cuando se la somete a una variación de un campo magnético. Al estar la bobina arrollada en el imán queda bajo un campo magnético fijo y para variarlo se acerca al imán una pieza de material ferromagnético. Las líneas de fuerza del imán son desviadas por el material ferromagnético y el campo magnético varía. Esta variación crea una tensión alterna en la bobina. Mientras la pieza ferromagnética se acerca al sensor, la tensión disminuye y cuando la pieza se aleja, la tensión aumenta.
La pieza ferromagnética debe mantener una separación mínima con el sensor inductivo pero sin que se produzca rozamiento. Esta distancia es conocida como entrehierro y suele ser entre dos y tres décimas. Si esta distancia es mayor, la tensión generada en los extremos de la bobina será menor, mientras que si la medida es más pequeña la tensión será mayor, pero puede aparecer rozamiento a causa de alguna impureza.
La tensión generada en los extremos de la bobina también depende de la velocidad de la pieza ferromagnética cuando pasa cerca del sensor. Cuanto mayor sea la velocidad, más rápida será la variación del campo magnético, y más tensión se generará, mientras que si la velocidad es baja, la tensión también será baja.

Los sistemas de encendido han utilizado sensores inductivos para determinar el momento ideal de salto de la chispa en los cilindros y para controlar el tiempo de cebado de la bobina (ángulo Dwell). A mayores velocidades de rotación del cigüeñal, mayor era la tensión generada. Esta característica se utilizaba para determinar de forma analógica la duración del tiempo de alimentación de la bobina. En los encendidos digitales se abandonó esta tecnología para adoptar un control completamente digital a través de memorias programadas.

Los sensores inductivos se utilizan para detectar la velocidad de rotación y la posición angular del cigüeñal. La velocidad de rotación de las ruedas en los sistemas antibloqueo de frenos. Y en algunos vehículos para detectar la fase de los árboles de levas.

El sensor inductivo se conecta a través de dos cables que son los extremos de la bobina. Si la tensión que debe medirse es muy pequeña se protegen los cables con una malla metálica para evitar interferencias de otros sistemas eléctricos.
Comprobación funcionamiento
Para comprobar el funcionamiento de un sensor inductivo se pueden utilizar dos métodos, el estático midiendo resistencia o el dinámico midiendo tensión. Utilizando un polímetro se puede medir la resistencia del sensor que deberá estar dentro de los valores ofrecidos por el fabricante. También se puede medir el valor de tensión con el polímetro, pero el dato obtenido debe ser interpretado, ya que tienen que ver poco con la realidad.

El polímetro indicará un valor de tensión cuando el motor está girando entre 0,5 y 20 voltios, mientras que utilizando un osciloscopio se comprueba que la tensión tiene un valor de pico a pico entre 2 y 100 voltios, dependiendo del tipo de sensor. La medición de la tensión es el dato más fiable, pero también el más complejo, ya que es necesario comparar los datos obtenidos en el polímetro con los ofrecidos por otro vehículo con el mismo sensor. Si se utiliza un osciloscopio es necesario disponer de los suficientes conocimientos técnicos que nos permitan adquirir correctamente las señales del sensor e interpretarlas. Además el fabricante no suele facilitar datos de la tensión generada por el sensor.
Leyes físicas
-Ley de Lenz: "El sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo".
-Corriente de Foucault. Son las corrientes inducidas en el cuerpo conductor por la variación en el flujo magnético. El resultado es la aparición de una f.e.m. que hace circular una corriente en el material conductor.

En los núcleos de transformadores y bobinas se generan estas tensiones que son inducidas debido a las variaciones de flujo magnético a que se someten aquellos núcleos. Estas tensiones inducidas son causa de que se produzcan corrientes parásitas en el núcleo (llamadas corrientes de Foucault), que no son óptimas para la buena eficiencia eléctrica de estos dispositivos.
-Ley de Faraday:El voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.
-Inducción electromagnética:Fenómeno que origina el surgimiento de una fuerza electromotriz (f.e.m.) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático.

Efecto Hall: Es un conductor por el que circula una corriente, en presencia de un campo magnético perpendicular al movimiento de las cargas.
Constitución del sensor inductivo
Estos son los bloques que habitualmente constituyen un sensor inductivo, aunque en algunos modelos el amplificador de salida puede estar implementado en otro dispositivo con carcasa independiente, para reducir el tamaño del sensor.
Aplicaciones

Las aplicaciones más habituales de los sensores
inductivos son las de obtener la velocidad de las ruedas y
del cigüeñal, junto con la localización del punto muerto
superior.
El magnetismo es empleado en muchas aplicaciones
del automóvil, surgiendo nuevas funciones en cada
momento, siendo otras aplicaciones basadas en sensores
magnéticos las siguientes:
➡ -Transmisor de la carrera de aguja del inyector en
los sistemas inyección.
➡ -Transmisor de la posición de la corredera de regulación.
➡ -Sensor de campo magnético en sistemas de
navegación por satélite.
➡ -Transmisor de nivel de líquido de frenos.
➡ Sensor de seguridad en los sistemas airbag.
Sensores con la misma función
-Sensor de proximidad: Estos sensores pueden estar basados en algo simple como en la operación mecánica de un actuador.
-Micro-interruptores:Se basan en la operación por medio de un actuador mecánico.Este actuador mueve también a una lengüeta metálica donde estan colocados los contactos eléctricos.
-Sensor Hall: Mide el campo magnético para la determinación de la posición en la que está.Si fluye corriente por el sensor hall y se aproxima un campo magnético que fluye en dirección vertical al sensor,entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al producido de la fuerza del campo magnético y de la corriente.
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