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SENSORES

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mariie araya

on 1 April 2013

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Transcript of SENSORES

Equipo 7 "Sensores" Introduccion Un sensor es un dispositivo que produce una señal en respuesta a la detección o medida de una propiedad, como posición, fuerza, presión, temperatura, velocidad o vibración. Dicho de otra forma, un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida que esta en función de la variable medida. Sensores de Movimiento Sensores de Luz Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. Sensores de Temperatura Cada proceso en la industria debe ser controlado de alguna manera, y esta necesidad muchas veces también incluye la medición de la temperatura.
El ingeniero debe decidir cual de los sensores debe seleccionar para cada situación en particular.
A fin de seleccionar el mejor, para cada aplicación, se deben tener en cuenta varios factores:
•Temperatura Máxima
•Rango de Temperatura a medir
•Exactitud
•Velocidad de respuesta
•Costo
•Requerimiento de mantenimiento.
TERMOCUPLAS
es un transductor de temperatura, constituido por dos conductores (alambres), que desarrollan una f.e.m. que es función de la diferencia de temperatura entre sus uniones, una caliente ubicada en el lugar a medir temperatura, y una fría tomada como referencia.
se usan para medir temperaturas que van desde los aproximadamente 80 grados hasta aproximadamente los 1800 grados centígrados
Para la medición de la temperatura, las termocuplas se basan en los siguientes efectos:
Efecto Peltier: Dos conductores de diferente composición, a la misma temperatura tienen diferentes densidades de portadores de cargas libres, por lo tanto cuando estos conductores se ponen en contacto entre si por medio de una unión rígida (soldadura), a través de esta unión hay una difusión de electrones desde el conductor de mayor densidad electrónica al de menor densidad. Cuando esto sucede el conductor que entrega electrones adquiere una polaridad positiva con respecto al otro, este voltaje es función de la temperatura de la unión entre los conductores que constituyen el par. Sus los coeficientes de temperatura típicos van desde 10 a 50 micro voltios por grado centígrado.
Efecto Thomson: Si en un conductor se mantienen sus extremos a diferentes temperaturas se produce un flujo de calor que tiende a establecer el equilibrio térmico, ese flujo de energía calórico es transportada por electrones, por lo tanto en los extremos del material aparece una diferencia de potencial que es proporcional a la diferencia de temperatura, Los coeficiente típicos de la f.e.m. de Thomson para cero grado centígrado varían desde 2 micro voltios por grado centígrado para el Cu. Hasta menos veintitrés para el Constantán.
La combinación de ambos efectos se resume en el llamado efecto Seebeck. Cuando los dos materiales A y B cuyos extremos se hallan a dos temperaturas diferentes T1 y T2, se sueldan en uno de los extremo, aparece una f.e.m. de Seebeck, ese flujo de energía calórica, es transportado por electrones, por lo tanto, entre los extremos de los materiales aparece una diferencia de potencial, que es proporcional a la diferencia de temperatura.
Uno de los extremos, la junta de medición se coloca en el lugar donde se ha de medir la temperatura. Los dos conductores salen del área de medición y terminan en el otro extremo, la junta de referencia, se produce entonces una fuerza electromotriz, que es función de la diferencia de temperatura entre las dos uniones.

El método básico y mas exacto es el de controlar la temperatura de la junta de referencia, normalmente colocando la junta en un baño de hielo (0 ºC).
Otro de los métodos consiste en medir la temperatura en la junta de referencia utilizando cualquier tipo de dispositivo de medición de temperatura y luego en base a esa temperatura, y a la salida eléctrica (f.e.m.) de la junta de medición compensar la lectura de la temperatura de la junta de medición.

Termocuplas Estándares
se llaman asi porque fueron estandarizadas por organismos internacionales para su respectiva fabricación.

Tipo Denominación Composición / Símbolo Rango de Temperatura Diámetro del Alambre F.E.M. en MV
B Platino Rodio 30% Platino Rodio 6% Pt Rh 30% Pt Rh 6 % 0 – 1500 (1800) 0,35 – 0,5 0 – 10,094 (13,85)
R Platino Rodio 13% Platino Pt Rh 13% Pt 0 – 1400 (1700) 0,35 – 0,5 0 – 16,055 (20,215)
S Platino Rodio 10% Platino Pt Rh 10% Pt 0 – 1300 (1600) 0,35 – 0,5 0 – 13,155 (15,576)
J Hierro Constantan Fe – Cu.Ni. -200 – 700 (900) 3 - 7,89 – 39,130 (51,485)
K Níquel Cromo – Níquel Chromel - Alumel Ni.Cr - Ni 0 – 1000 (1300) 2 – 3 0 – 41,269 (52,398))
T Cobre Constantan Cu - Cu.Ni. -200 – 370 (400) 0,5 -5,60 14,86 (20,86)
E Níquel Cromo – Constantan Ni.Cr - Cu.Ni. -200 – 700 (900) 3 -9,83 - 53,11 (68,78)

Termocuplas No Estándares
exhiben características especiales que no se encuentran en los tipos estándares, lo cual las hace adecuadas para aplicaciones especiales. Hay una aleación en particular muy difundida en nuestro país, que debemos considerar por separado. Se trata de la aleación hierro constantan (Fe – Cu Ni), quizás la mas difundida antes de la homologación de las Normas ANSI MC 96.1 (IPTS – 68) y DIN 43710, las mas importantes a nivel mundial.


TERMORESISTENCIA
La termoresistencia trabaja según el principio de que en la medida que varia la temperatura su resistencia varia, y la magnitud de la modificación puede relacionarse con la variación de la temperatura, el valor de la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura.
se fabrican de alambre finos soportados por un material aislante y luego encapsulado.
En efecto la relación, resistencia-temperatura correspondiente a las alambres de platino es tan reproducible que la temorresistencia de platino se utiliza como estándar internacional de temperatura desde -260 ºC hasta los 630 ºC.
Las temorresistencias de platino pueden medir el rango mas amplio de temperatura. son las mas exactas y estables por no ser fácilmente contaminadas por el medio, en que se encuentran, y su relación resistencia – temperatura es mas lineal que la de cualquier otro material con excepción del cobre.
Las termoresistencias las podemos encontrar en el mercado fabricadas de distintos materiales, entre ellos, los mas destacables son 3:
Metal Coef. de Temp. Rango de Temp. Precio Resistencia oºC Precisión
Platino 0,385 -250 a 850 Alto 100 0,01
Níquel 0.63 -60 a 180 Medio 100 0,50
Cobre 0,425 -200 a 150 Bajo 10 0,10


TERMISTORES
el termistor esencialmente un semiconductor que se comporta como un resistor térmico, con un coeficiente de temperatura negativo de un valor muy elevado.
pueden encontrarse en el mercado con la denominación de NTC (Coeficiente Negativo de Temperatura),habiendo casos especiales de coeficiente positivo de temperatura, cuando su resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura y se los denomina PTC Coeficiente Positivo de Temperatura).
sirven para la medición o detección de temperatura tanto de gases como en líquido y en sólidos. A causa de su pequeño tamaño es que se los encuentra normalmente montados en sondas o alojamientos especiales, los que pueden ser especialmente diseñados y protegidos adecuadamente cualquiera sea el medio donde tenga que trabajar. Las configuraciones constructivas del termistor de uso mas común son los glóbulos, las sondas y los discos. Los glóbulos se fabrican formando pequeños elipsoides de material del termistor sobre dos alambres finos separados aproximadamente 0,25 mm., Las barras son glóbulos con oxido de los termistores, de extensión sellados en las dos puntas, recubiertos con vidrios que forman pequeñas varillas de 0,75 mm. a 2 cm. de diámetro y de 6 a 50 mm. de largo.
Los discos se fabrican prensando el material bajo una presión de varias toneladas dentro de un molde redondo, lográndose piezas cilíndricas planas. Formas constructivas de termistores NTC:
a)Tipo glóbulo con distintos tipos de terminales
b)Tipo disco
c)Tipo Barra

SISTEMAS TERMICOS LLENOS
es aquel que detecta la temperatura a través de una variación de volumen o presión de un fluido que acompaña la variación de temperatura.
El sistema básico, incluye un sensor de temperatura, un elemento de desplazamiento del tipo Bourdon, a diafragma o a fuelle, un tramo de tubo capilar y un fluido. El sensor se encuentra ubicado en el lugar donde se debe medir la temperatura mientras que el tubo conecta al sensor con el elemento de desplazamiento.
Hay dos tipos de sistemas llenos, en uno de ellos el sensor de temperatura contienen un fluido incomprensible bajo presión, que llena completamente el sistema. El otro sistema es el sistema lleno por variación de presión, del cual hay dos versiones. En una de las versiones todo el sistema esta lleno de un gas bajo presión en la otra el sensor se encuentra parcialmente lleno con un fluido volátil bajo presión, mientras el resto del sistema contiene vapor de ese fluido volátil.
Clasificación SAMA de Sistemas Térmicos Llenos
Clase Sufix Descripción
I Sistema lleno de líquido por variación de volumen ( no incluye mercurio)
I A Con Plena Compensación
I B Con Compensación Parcial
II Sistemas llenos de vapor por variación de presión
II A Diseñados para funcionar a temperaturas por encima de la ambiente
II B Diseñados para funcionar a temperaturas por debajo de la ambiente
II C Diseñados para funcionar a temperaturas por encima y por debajo de la ambiente (cruzando)
II D Diseñados para funcionar a temperaturas por encima y por debajo de la ambiente y a la temperatura ambiente
III Sistemas llenos de gas por variación de presión
III A Con Plena Compensación
III B Con Compensación Parcial
V Sistema lleno de mercurio por variación de volumen
V A Con Plena Compensación
V B Con Compensación Parcial

Sistema de Liquido
Un sistema Clase I utiliza unos del os siguientes fluido para su llenado, los que resultan adecuados para los diferentes rangos de temperatura:
Líquido Rango de Temperatura º C
Naftaleno de -15 a 260
Kerosén de -50 a 315
Etilbenceno de -85 a 175
Alcohol Etílico de -130 a -50
Tolueno de 100 a 315

Caracteristicas fundamentales
•Escalas lineales
•Bulbos sensores de pequeño tamaño
•Por las características de expansión de los fluidos utilizados, encuentran aplicación
•para pequeños alcances y bajas temperaturas

Sistema de Vapor
Fluido Rango de Temperatura º C
Agua de 100 a 230
Tolueno de 115 a 315
Acetona de 65 a 200
Éter Dietílico de 40 a 185
Butano de -5 a 150
Cloruro Metílico de -10 a 120
Propano de - 40 a 70
Alcohol Etílico de 80 a 230
Dimetibenceno de 130 a 380

Caracyeristicas principales
•Escalas alinéales que brindan ventajas en la resolución
•Constantes d tiempo de respuesta muy chicas, lo que permite una indicación veloz.
•Muy difundidos por su bajo costo.

Sistema de Gas
Fluido Rango de Temperatura º C
Helio de -195 a -130
Nitrógeno de -130 a 470
Argón de 470 a 760

Caracteristicas principales
•Escalas lineales
•Pueden fabricarse con una variedad de rangos muy grandes por la amplia franja de temperatura de utilización de los gases empleados.


Sistemas de Mercurio
El sistema de mercurio Clase V es válido para temperaturas desde -35 a 650 º C.
Los sistemas Clase V pueden emplearse el mismo tipo de compensación de los sistemas Clase I. Como alternativa, puede utilizarse un elemento bimetálico en lugar del segundo elemento de desplazamiento insertando un alambre de invar dentro del capilar. La variación de volumen del alambre de invar y el mercurio se compensan entre si.
Caracteristicas principales:
•Escalas lineales
•Muy buena estabilidad con el tiempo
•Buen resultado motriz para accionar no solo la aguja indicadora sino también contactos de alarmas o control.
Tabla comparativoa entre los diferentes sistemas térmicos llenos:
Clase I II III V
Fluido Liquido Vapor Gas Mercurio
Principio de Funcionamiento Variación de Volumen Variación de presión Variación de presión Variación de presión
Rango de Temperaturas - 130 a 315 ºC - 45 a 315 ºC - 195 a 760 ºC - 35 a 650 ºC
Exactitud % del alcance + / - 0,50 % a 215 ºC + / - 0,75 % a 215 º C + / - 0,5 % en los 2/3 del alcance superior + / - 0,50 % a 330 ºC + / - 0,75 % a 330 ºC + / - 0,50 % a 500 ºC + / - 0,75 % a 500 ºC
Alcance de temperatura Mas corte y mas largo 25 º C 330 ºC 40 º C 215 ºC 65 º C 550 ºC 30 º C 650 ºC
Velocidad de respuesta 1 mas rápida 7 mas lenta 7 II A 1 II B 3 II C 4 II D 5 2 6
Capacidad de sobrerango Media La Menor La Mayor Media
Linealidad de Escala Lineal Alineal Lineal Lineal
Longitud del Capilar Estándar en metros I A 30 I B 06 45 30 V A 30 V B 15
Tamaño típico del sensor para un alcance de 110 ºC diámetro x Longitud 10 x 50 El menor 10 x 50 entre Clases I y V 15 x 200 El mayor 10 x 100 entre Clases I y III
Costo El mayor El menor Medio entre Clases I y III Fabricantes y Normas Aplicaciones Industriales La industria es el conjunto de procesos y actividades que tienen como finalidad transformar las materias primas en productos elaborados. La manufactura es la forma más elemental de la industria, siendo esta el proceso de fabricación de un producto que se realiza con las manos o con ayuda de maquinaría.
La tecnología de los sensores ha llegado a ser un aspecto importante de los procesos y sistemas de manufactura, son esenciales para la adquisición correcta de datos y para vigilar, comunicar y controlar las máquinas y los sistemas con computadora. Entre los ejemplos de los usos más comunes para los sensores en la manufactura, están los topes de máquinas, termómetros y manómetros Conclusión Los sensores de temperatura son muy abundantes en la industria,y estamos tan poco familiarizados con ellos que la mayoría de este tipo de sensores nos suena extraño.
Pese a que el principio de funcionamiento no es muy difícil, varia entre cada tipo de sensor, y cada uno, como se ve en la tabla comparativa, posee ciertas ventajas y desventajas que lo convierten en una mejor o peor elección según las necesidades del sistema donde lo queramos implementar.
El mas conocido por todos nosotros es, sin temor a equivocarme, el Sistema de Mercurio, ya que siempre que nos enfermábamos y nos daba fiebre, el doctor nos analizaba con este tipo de sensor, que coloquialmente conocemos como “termómetro”. Por ello, el funcionamiento de un sensor de temperatura no nos es tan ajeno como se espera y podemos darnos la idea general de que se trata de un instrumento capaz de reaccionar a los diferentes cambios de temperatura en el ambiente y arrojar un resultado (que generalmente es la medición en una escala previamente graduada).
Cabe mencionar también que el presente trabajo nos ayudo a comprender que se necesitan instrumentos capaces de medir rangos de temperatura mas alla de la soportada por el cuerpo humano, y se necesito mucho ingenio para lograr llegar a escalas tan altas que resulta imposible creer que existan instrumentos capaces de soportar altas temperaturas y entregar un resultado exacto de la medición.
Como ya mencionamos antes, no todos los tipos de sensores poseen la habilidad de soportar altas temperaturas, y quienes no lo logran lo compensan con un costo razonable o una exactitud mayor que los sensores que si soportyan altas temperaturas.Cada principio utilizado en la fabricación de los distintos tipos de sensores no es mas que física aplicada, pero eso no quiere decir que sea precisamente fácil. Se puede deducir que llevo todo un proceso lograr construir instrumentos de esta magnitud.
Para finalizar, estos sensores, independientemente del tipo que sean, nos ayudan a llevar el control de los diferentes sistemas donde los queramos implementar; ya sea para aplicaciones sencillas como refrigeradores, aire acondicionado o enfriadores, o inclusive para aplicaciones mas complejas como calderas o termómetros industriales, siempre serán necesarios mas que utiles. Esto es sencillo de comprender ya que sin sensor, ¿Cómo sabra el actuador cuando empezar a funcionar? En la siguiente figura se describe la estructura general de un sistema de medida y control. En un sentido amplio, la realización de una medida implica, además de la adquisición de la información, realizada por un sensor o transductor, también el procesamiento de dicha información y la presentación de resultados, de forma que puedan ser percibidos por nuestros sentidos. Los sensores se pueden clasificar de diversas formas. Una clasificación general, es que los sensores pueden ser analógicos o digitales. Estos primeros producen una señal como voltaje, proporcional a la cantidad medida. Los sensores digitales tienen salidas numéricas o digitales, que se pueden transferir en forma directa a las computadoras. Los convertidores de analógico a digital se usan para interconectar sensores analógicos con computadoras. Desde el punto de vista de la ingeniería electrónica, es más atractiva la clasificación de los sensores de acuerdo al parámetro variable, es decir, la resistencia, capacidad, inductancia, añadiendo luego los sensores generadores de tensión, carga o corriente, y otros tipos no incluidos en los anteriores grupos.

Cualquier clasificación tiene interés particular para diferentes situaciones de medida, siendo así que hay diversos criterios de clasificación, algunos los cuales se muestran en la siguiente tabla. Para el estudio de un gran número de sensores se suele acudir a su clasificación de acuerdo con la magnitud a medir, por lo cual se habla de sensores de temperatura, luz, movimiento, presión etc., esta clasificación difícilmente puede ser exhaustiva ya que la cantidad de magnitudes que se pueden medir es prácticamente inagotable. En el presente se hablaran de tres tipos de sensores (movimiento, luz y temperatura), además de sus fabricantes, normas bajo las que están sujetos y algunas aplicaciones industriales que se les dan. Son aparatos basados en la tecnología de los rayos infrarrojos o las ondas ultrasónicas para poder captar en tiempo real los movimientos que se generan en un espacio determinado.

Tipos de sensores de movimiento
Los sensores hacen rebotar ondas ultrasónicas de sonido sobre objetos localizados en un área vigilada y luego miden la cantidad de tiempo que les toma para regresar al sensor. Los sensores ultrasónicos contienen un transmisor y, uno o varios receptores. Éstos transmiten ondas de sonido de alta frecuencia generadas por un oscilador de cristal de cuarzo.

Una característica única de los sensores ultrasónicos es el Sistema de Circuitos Avanzados de Procesamiento de Señal. Esta característica sirve para eliminar el "ruido" causado por el movimiento del aire mediante la localización de los pequeños cambios cíclicos direccionales que se encuentran normalmente en la turbulencia del aire.

Sensor de movimiento radar Una serie actualizada de sensores radar-basados con la capacidad realzada para detectar objetos grandes en situaciones al aire libre desafiadoras ha sido introducida por la ingeniería de la bandera

El radar de frecuencia modulada de la onda continua (FMCW) proporciona la detección confiable en casi cualquier condición atmosférica; no es afectado por la lluvia, la nieve, el viento, la niebla, la luz, la humedad o la temperatura. También detecta los objetos inmóviles que no se pueden detectar por el radar de Doppler.

La ingeniería de la bandera es fabricante principal de los sensores de la visión, fotoeléctricos y ultrasónicos, montajes ópticos de la fibra, máquina guardando sistemas, los sistemas de la medida y de la inspección y los productos sin hilos de la red. Sensor de movimiento de rueda Características
Los transductores incrementales del pulso de la rueda para la adquisición de la rotación de la rueda y el cálculo de la rueda apresuran, la distancia viajó, y velocidad del vehículo. Controlador de sensor de movimiento Sensor de movimiento magneto-resistivo detectan el movimento de objetos ferromagnéticos. Estos sensores se emplean como contador de revoluciones, para la detección de ruedas dentadas y para indicador de averías.

Sensor óptico de movimiento un sensor compacto del movimiento para la detección de la alimentación y de los movimientos que rotan de diversos materiales. Los movimientos serán demostrados por una salida de la conmutación El sensor de movimiento BFA/A mide los movimientos en el área de 360° con un radio de acción de cerca de 10 m por un sensor infrarrojo. El sensor de movimiento es ideal para los procesos del control, tales como temperatura y sistemas de control de la iluminación en oficinas.
Sensor de movimiento de infrarrojos Mini ojo infrarrojo BP 10

tiene gama de 160 pies junto con controles avanzados e indicadores.
Las ventajas incluyen:
Gran variedad de opciones del transmisor y del empaquetado y de salida del receptor las lentes de 0.6 pulgadas de diámetro son menos sensible y menos probable ser destrozado
Características
Entramado de acero inoxidable
Grado IP67
Voltaje de fuente: 10V 30V a C.C., 24V CA, CA 115V
Ajuste de la sensibilidad
Gama: 160 pies
Cables del integral de 20 pies
Gama de temperaturas de funcionamiento: -20C a + 60C Detector de movimiento de infrarrojo pasivo Características

El patio-tipo elemento pyroelectric contenido en NaPiOn tiene cuatro receptores. Puesto que la zona de detección dentro de la gama de la detección es tan exacta, incluso los pequeños movimientos pueden ser detectados.

3. Lenses puede ser miniaturizado porque el elemento pyroelectric es pequeño.

Una longitud focal corta es toda se requiere que incluso cuando detecta en la misma distancia, porque el tamaño del elemento pyroelectric de NaPiOn es tan pequeño. Esto significa que la alta precisión está mantenida aunque la lente es pequeña y se ha miniaturizado el sensor sí mismo. NaPiOn detecta la diferencia de la temperatura entre la blanco de la detección y sus alrededores, y la diferencia requerida más baja de la temperatura al fondo es 4°C 7.2°F.

las diferencias de la temperatura se pueden detectar exactamente no sólo en invierno, cuando las diferencias de la temperatura son grandes, pero también en verano, cuando las diferencias de la temperatura son leves.

Módulo detector de movimiento radar
RAD-MOD El radar funciona a través de muchos materiales, tales como plástico.

Características

- Principio de funcionamiento innovador del radar:
Alta sensibilidad en el movimiento más leve
- Caja fuerte contra vandalismo
- Sensibilidad ajustable
- Salida de colector abierto del universal
- Indicador de la cambio del LED Usos

- Control automático de la iluminación por el movimiento
- Interruptor de la higiene para el control del ventilador en áreas sanitarias
- Sistemas del alarmar y de seguridad
- Unidades del alarmar de la presencia, sistemas de control centrales del edificio
- Usos del OEM Sensor combinado de velocidad de rotación e interrupción de movimiento controlan el intervalo de tiempo que transcurre entre dos impulsos detectados por un sensor de mecanismos internos con movimiento rotativo o cíclico.

Cuando el intervalo de tiempo detectado es mayor que el objetivo en el dispositivo, el mismo interviene por conmutación de su estado indicando así la posible disminución de la velocidad o parada de la unidad giratoria o cíclica. Si en lugar de pulsos llegan con retraso de tiempo entre ellos más cortó que el tiempo programado en el dispositivo, su estado no cambia, esto permite el funcionamiento sin problemas.

ISO 376: Sensor patrón de transferencia (Fuerza) La norma ISO 376 tiene como objeto la calibración de los instrumentos medidores de fuerza que se utilizan para realizar la verificación estática de las máquinas de ensayos uniaxiales Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. TIPOS DE SENSORES
Barrera de luz
Las barreras tipo emisor-receptor están compuestas de dos partes, un componente que emite el haz de luz, y otro componente que lo recibe. Se establece un área de detección donde el objeto a detectar es reconocido cuando el mismo interrumpe el haz de luz. Debido a que el modo de operación de esta clase de sensores se basa en la interrupción del haz de luz, la detección no se ve afectada por el color, la textura o el brillo del objeto a detectar.  Reflexión sobre espejo
La luz infrarroja viaja en línea recta, en el momento en que un objeto se interpone el haz de luz rebota contra este y cambia de dirección permitiendo que la luz sea enviada al receptor y el elemento sea censado, un objeto de color negro no es detectado ya que este color absorbe la luz y el sensor no experimenta cambios.  Reflexión sobre objeto
Tienen el componente emisor y el componente receptor en un solo cuerpo, el haz de luz se establece mediante la utilización de un reflector catadióptico. El objeto es detectado cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente receptor es interrumpido. Debido a esto, la detección no es afectada por el color del mismo. Hay dos tipos de fotocélulas de reflexión sobre objeto, las de reflexión difusa y las de reflexión definida. TERMOCUPLAS
Es un transductor de temperatura, constituido por dos conductores (alambres), que desarrollan una f.e.m. que es función de la diferencia de temperatura entre sus uniones, una caliente ubicada en el lugar a medir temperatura, y una fría tomada como referencia.
Se usan para medir temperaturas que van desde los aproximadamente 80 grados hasta aproximadamente los 1800 grados centígrados

Para la medición de la temperatura, las termocuplas se basan en los siguientes efectos:

Efecto Peltier: Dos conductores de diferente composición, a la misma temperatura tienen diferentes densidades de portadores de cargas libres, por lo tanto cuando estos conductores se ponen en contacto entre si por medio de una unión rígida (soldadura), a través de esta unión hay una difusión de electrones desde el conductor de mayor densidad electrónica al de menor densidad. Cuando esto sucede el conductor que entrega electrones adquiere una polaridad positiva con respecto al otro, este voltaje es función de la temperatura de la unión entre los conductores que constituyen el par. Sus los coeficientes de temperatura típicos van desde 10 a 50 micro voltios por grado centígrado. Efecto Thomson: Si en un conductor se mantienen sus extremos a diferentes temperaturas se produce un flujo de calor que tiende a establecer el equilibrio térmico, ese flujo de energía calórico es transportada por electrones, por lo tanto en los extremos del material aparece una diferencia de potencial que es proporcional a la diferencia de temperatura, Los coeficiente típicos de la f.e.m. de Thomson para cero grado centígrado varían desde 2 micro voltios por grado centígrado para el Cu. Hasta menos veintitrés para el Constantán. La combinación de ambos efectos se resume en el llamado efecto Seebeck. Cuando los dos materiales A y B cuyos extremos se hallan a dos temperaturas diferentes T1 y T2, se sueldan en uno de los extremo, aparece una f.e.m. de Seebeck, ese flujo de energía calórica, es transportado por electrones, por lo tanto, entre los extremos de los materiales aparece una diferencia de potencial, que es proporcional a la diferencia de temperatura.

Uno de los extremos, la junta de medición se coloca en el lugar donde se ha de medir la temperatura. Los dos conductores salen del área de medición y terminan en el otro extremo, la junta de referencia, se produce entonces una fuerza electromotriz, que es función de la diferencia de temperatura entre las dos uniones. El método básico y mas exacto es el de controlar la temperatura de la junta de referencia, normalmente colocando la junta en un baño de hielo (0 ºC).

Otro de los métodos consiste en medir la temperatura en la junta de referencia utilizando cualquier tipo de dispositivo de medición de temperatura y luego en base a esa temperatura, y a la salida eléctrica (f.e.m.) de la junta de medición compensar la lectura de la temperatura de la junta de medición. Termocuplas Estándares
Se llaman asi porque fueron estandarizadas por organismos internacionales para su respectiva fabricación. Termocuplas No Estándares
Exhiben características especiales que no se encuentran en los tipos estándares, lo cual las hace adecuadas para aplicaciones especiales. Hay una aleación en particular muy difundida en nuestro país, que debemos considerar por separado. Se trata de la aleación hierro constantan (Fe – Cu Ni), quizás la mas difundida antes de la homologación de las Normas ANSI MC 96.1 (IPTS – 68) y DIN 43710, las mas importantes a nivel mundial. TERMORESISTENCIA

La termoresistencia trabaja según el principio de que en la medida que varia la temperatura su resistencia varia, y la magnitud de la modificación puede relacionarse con la variación de la temperatura, el valor de la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura, se fabrican de alambre finos soportados por un material aislante y luego encapsulado.

En efecto la relación, resistencia-temperatura correspondiente a las alambres de platino es tan reproducible que la temorresistencia de platino se utiliza como estándar internacional de temperatura desde -260 ºC hasta los 630 ºC.
Las temorresistencias de platino pueden medir el rango mas amplio de temperatura. son las mas exactas y estables por no ser fácilmente contaminadas por el medio, en que se encuentran, y su relación resistencia – temperatura es mas lineal que la de cualquier otro material con excepción del cobre. Las termoresistencias las podemos encontrar en el mercado fabricadas de distintos materiales, entre ellos, los mas destacables son 3: TERMISTORES

El termistor esencialmente un semiconductor que se comporta como un resistor térmico, con un coeficiente de temperatura negativo de un valor muy elevado. Pueden encontrarse en el mercado con la denominación de NTC (Coeficiente Negativo de Temperatura),habiendo casos especiales de coeficiente positivo de temperatura, cuando su resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura y se los denomina PTC Coeficiente Positivo de Temperatura).

Sirven para la medición o detección de temperatura tanto de gases como en líquido y en sólidos. A causa de su pequeño tamaño es que se los encuentra normalmente montados en sondas o alojamientos especiales, los que pueden ser especialmente diseñados y protegidos adecuadamente cualquiera sea el medio donde tenga que trabajar. Las configuraciones constructivas del termistor de uso mas común son los glóbulos, las sondas y los discos. Los glóbulos se fabrican formando pequeños elipsoides de material del termistor sobre dos alambres finos separados aproximadamente 0,25 mm., Las barras son glóbulos con oxido de los termistores, de extensión sellados en las dos puntas, recubiertos con vidrios que forman pequeñas varillas de 0,75 mm. a 2 cm. de diámetro y de 6 a 50 mm. de largo.

Los discos se fabrican prensando el material bajo una presión de varias toneladas dentro de un molde redondo, lográndose piezas cilíndricas planas. SISTEMAS TERMICOS LLENOS

es aquel que detecta la temperatura a través de una variación de volumen o presión de un fluido que acompaña la variación de temperatura.

El sistema básico, incluye un sensor de temperatura, un elemento de desplazamiento del tipo Bourdon, a diafragma o a fuelle, un tramo de tubo capilar y un fluido. El sensor se encuentra ubicado en el lugar donde se debe medir la temperatura mientras que el tubo conecta al sensor con el elemento de desplazamiento.

Hay dos tipos de sistemas llenos, en uno de ellos el sensor de temperatura contienen un fluido incomprensible bajo presión, que llena completamente el sistema. El otro sistema es el sistema lleno por variación de presión, del cual hay dos versiones. En una de las versiones todo el sistema esta lleno de un gas bajo presión en la otra el sensor se encuentra parcialmente lleno con un fluido volátil bajo presión, mientras el resto del sistema contiene vapor de ese fluido volátil. Sistema de Liquido
Un sistema Clase I utiliza unos del os siguientes fluido para su llenado, los que resultan adecuados para los diferentes rangos de temperatura: Caracteristicas fundamentales
• Escalas lineales
• Bulbos sensores de pequeño tamaño
• Por las características de expansión de los fluidos utilizados, encuentran aplicación
• para pequeños alcances y bajas temperaturas Sistema de Vapor Caracteristicas principales

• Escalas alinéales que brindan ventajas en la resolución
Constantes d tiempo de respuesta muy chicas, lo que permite una indicación veloz.
• Muy difundidos por su bajo costo. Sistema de Gas Caracteristicas principales

• Escalas lineales

• Pueden fabricarse con una variedad de rangos muy grandes por la amplia franja de temperatura de utilización de los gases empleados. Sistemas de Mercurio

El sistema de mercurio Clase V es válido para temperaturas desde -35 a 650 º C.
Los sistemas Clase V pueden emplearse el mismo tipo de compensación de los sistemas Clase I. Como alternativa, puede utilizarse un elemento bimetálico en lugar del segundo elemento de desplazamiento insertando un alambre de invar dentro del capilar. La variación de volumen del alambre de invar y el mercurio se compensan entre si.

Caracteristicas principales:

• Escalas lineales
• Muy buena estabilidad con el tiempo
• Buen resultado motriz para accionar no solo la aguja indicadora sino también contactos de alarmas o control.

Tabla comparativoa entre los diferentes sistemas térmicos llenos: Sin embargo, tradicionalmente los sensores junto con los actuadores y los interruptores se han usado para establecer límites de funcionamiento de las máquinas.
Los sensores de interés para la manufactura se pueden clasificar como sigue:

1) Sensores mecánicos, para medir cantidades com posición, forma, velocidad, fuerza, torque, presión, vibración, deformación y masa.
2) Sensores eléctricos, para medir voltaje, corriente, carga y conductividad.
3) Sensores magnéticos, para medir campo, flujo y permeabilidad magnética.
4)Sensores térmicos, para medir temperatura, flujo, conductividad y calor específico.
5) Sensores especializados o de otros tipos, como acústicos, ultrasónicos, químicos, ópticos, de radiación, láser y de fibra óptica. Donde:

(a)Inspección en línea de partes.

(b) Identificación de piezas con varias formas, e inspección y rechazo de piezas defectuosas mediante el uso de una cámara o sensor de movimiento.

(c)Uso de cámaras para proporcionar datos de posición a un robot, en relación con la pieza.

(d)Pintado de piezas con distintas formas mediante la señal de una cámara o sensor de luz. El sistema de visón de máquina se adapta en especial para piezas inaccesibles, en ambientes hostiles de manufactura, para medir gran cantidad de características pequeñas y en casos en los que el contacto físico con la pieza la puede dañar. El MMA9550L es el primer movimiento inteligente de la alta precisión detecta la plataforma que maneja entradas múltiples del sensor y toma decisiones a nivel sistema. apunta para los dispositivos móviles. El MMA9550L es un motor alto flexible y configurable de la decisión del sensor con el impacto a nivel sistema que permite cálculos complejos y la toma de decisión local. Formas constructivas de termistores NTC:
a)Tipo glóbulo con distintos tipos de terminales
b)Tipo disco
c)Tipo Barra NORMAS Color y numeración de los hilos La norma EN 50 044 determina los colores de los hilos del sensor, distingue entre sensores de proximidad polarizados y no polarizados, podemos diferenciar los siguientes casos:
Sensores de proximidad no polarizados tanto para CC o CA, con dos hilos de conexión, estos pueden ser de cualquier color excepto verde/amarillo.Sensores de proximidad polarizados para CC, con dos hilos de conexión, el terminal positivo debe marrón y el terminal negativo, azul.Sensores de proximidad de tres hilos, el terminal positivo debe ser marrón, el terminal negativo azul y la salida debe ser negro.
En lo referente a la numeración de los terminales: Sensores de proximidad no polarizados, los terminales 1 y 2 tienen la función de contacto normalmente cerrado y los terminales 3 y 4 la de contacto normalmente ABIERTO.

Sensores de proximidad polarizados para corriente continúa con dos terminales, el terminal positivo debe identificarse con el 1. El número 2 para el contacto normalmente cerrado y el 4 para el contacto normalmente abierto. FABRICANTES Existe una gran diversidad de fabricantes, pero a continuación se muestran solo algunos: Para el caso de los sensores de barrera: BALLUFF
PEPPERL+FUCHS
DATALOGIC
LEUZE ELECTRONIC
BANNER
BIRCHER
SICK
OMRON
BERNSTEIN
WARNER ELECTRIC Para el caso de los sensores de reflexión sobre espejo: REO
IZOVAC
OPTO SIGMA Para el caso de los sensores de reflexión sobre objeto: BAUMER
OCEAN OPTICS
EMX
TELCO
AECO
WICK SENSORS
AVANTES
WENGLOR
CONTRINEX
OPTEX En el caso de las Termocuplas:

Hay siete tipos de termocuplas que tiene designaciones con letras elaboradas por la Instrument Society of América (ISA). Durante el año 1980, se ha procedido a unificarlas Normas Europeas DIM alemanas, BS inglesas, NF francesas, y las antes dichas ANSI norteamericanas, en cuanto a la correlación de temperaturas y f.e.m., así como en lo que hace a las tolerancias de estas f.e.m. en las distintas aleaciones. Esto ha quedado homologado en la Norma IEC 584 Internacional Electrotechnical Comisión. En el caso de las termoresistencias:
La termoresistencia Industrial de alambre de platino mas ampliamente utilizada se la calibra con una resistencia de 100 ohms a 0 ºC.Las temorresistencias de platino estándar fabricada comercialmente resultan adecuada para mediciones de rangos de temperaturas desde -250 ºC hasta 850 ºC, las tolerancias de fabricación según IEC 571 para una Termorresistencia clase B pueden estimarse entre un 0,5 % y 0,8 % siendo menores a temperaturas mas elevadas. Las termorresistencias de níquel no están en condiciones de medir temperaturas tan altas como lo hacen los sensores de platino. Los límites de alcance para los sensores de níquel están aproximadamente entre los -60 ºC y 180 ºC., con exactitudes menores que las de platino. Normalmente se calibran a 100 ohms para 0 ºC. , pudiendo existir otras calibraciones para casos especiales.

La principal ventaja del níquel, además de posibilitar termorresistencia más económica, era su capacidad para ser linealizado, suministrando una salida que es lineal con la temperatura, con bastante facilidad utilizando un circuito puente.

Esta ventaja sin embargo ya no es tan importante hoy en día, cuando la introducción de componentes semiconductores, de bajo costo han hecho posible la linealización de los sensores de platino a un costo compatible con los sensores de níquel.

Las termorresistencia de cobre se presentan la mas lineal relación resistencia – temperatura entre todas las termoresistencias, pero tiene la desventaja de un rango estrecho de temperaturas que va desde los -200 ºC hasta los 150 ºC y una baja resistividad. Las termorresistencias de tungsteno no han encontrado utilización amplia puesto que el tungsteno ha probado ser menos estable que otros materiales. Sin embargo su mayor resistencia mecánica permite emplear alambres extremadamente finos, lográndose de esta manera termorresistencias de elevada resistencia eléctrica. Para el caso de los Termistores:

El diseño de los termistores implica considerar los aspectos mecánicos o físicos por un lado y los eléctricos por el otro.
Las consideraciones mecanicas a considerar son: • Tamaño y configuración adecuadas para el uso previsto, como ser el método de montaje, el elemento sensor expuesto o encerrado, terminación etc., • Material a utilizarse para la construcción del conjunto sensor del termistor, lo cual depende del medio, longitud de exposición y medio corrosivo,niveles de choque, abrasión, vibración, humedad, temperatura de operación, rango de temperatura, presión del medio en que se halla expuesto el termistor. Para el caso de las consideraciones eléctricas, estas se refieren en forma somera a aquellas características de un termistor que pueden determinarse mediante un ensayo eléctrico. • La resistencia y la tolerancia a ciertas temperaturas de referencia.
• La constante de disipación, que es generalmente la potencia en mW. que hará subir la temperatura del termistor 1 ºC. por encima de la temperatura ambiente Es el cociente a una temperatura ambiente especificada, entre una variación de la disipación de energía en el termistor y la variación de la temperatura en el cuerpo del mismo.
• La constante de tiempo, que es el tiempo, en segundos requerido para que todo el conjunto cambie su propia temperatura un 63 % de cómo lo haría a partir de su temperatura original hasta alguna temperatura final, al estar sometido a una variación escalón de temperatura, también queda determinado en cierta medida por el tipo y tamaño del termistor utilizado y por el método de montaje.
• El coeficiente de temperatura o la variación de resistencia por cada grado de variación de temperatura del termistor. • Temperatura máxima de Operación; la temperatura máxima del cuerpo a la cual un termistor operará durante un periodo de tiempo prolongado, Los parámetros, digamos estándar, son:
• Sensibilidad: La mayoría de las aplicaciones tienen una tolerancia expresada en unidades de temperatura. • Autocalentamiento: La potencia I2R disipada en el termistor hará subir la temperatura por encima de la ambiente. • Resistencia de Potencia Cero: Es el valor de la resistencia del termistor a una temperatura cualquiera especificada, sin disipación de energía, sin autocalentamiento. Para el caso de los Sistemas térmicos llenos:

SAMA (Scientific Apparatus Makers Association) ha clasificado los sistemas térmicos llenos en cuatro clases que se basa en el sistema de fluido utilizado para el llenado; líquido, vapor, gas o mercurio. Los sistemas de líquido, gas y mercurio, se dividen a su vez de acuerdo si están plenamente compensados (Sufix A) o parcialmente compensados (Sufix B). Los sistema de vapor están clasificados según la temperatura a medir, si se espera estar por encima de la temperatura ambienté (Sufix A), por debajo de la temperatura ambiente (Sufix B), por encima y por debajo de la temperatura ambiente (Sufix C) y encima y por debajo y a la temperatura ambiente (Sufix D). La respuesta de un sistema lleno depende del tamaño de bulbo sensor, largo del capilar y del fluido de llenado. Se requiere una protección de sobre rango en aquello casos donde el sistema lleno puede encontrarse sometidos temperaturas mas allá del máximo o mínimo de su alcance. Los sistemas Clase I y Clase V, llenos de líquido y mercurio respectivamente, normalmente tienen mas del 100 % del alcance como protección. Cuando el volumen del capilar se aproxima al volumen del sensor, la protección se reduce. Los sistemas Clase III, llenos con gas, tienen la mayor capacidad de protección mientras que los Clase II, llenos de vapor la menor. Existen infinidad de fabricantes de Sensores de temperatura, asi que nombraremos a los 9 mas importantes de cada tipo de Sensor:
Termocuplas:•
Danfoss
•WATLOS
FLUKE Termoresistencias
• WATLOW
• Conax Technologies
• Honeywell Termistores:
• Danfoss
• GE Measurement & Control
• FLUKE Sistemas Termicos Llenos:
• Ifm
• Danfoss
• KIMO Instruments Los sensores de luz en la industria se usan para la detección, clasificación y posicionado de objetos, la detección de formas, colores y diferencias de superficie. Por ejemplo se puede usar como contador de objetos que pasan por una cinta transportadora en cualquier proceso de producción industrial.

Otro ejemplo, es el uso del sensor de luz ultravioleta (UV), el cual se muestra: Este esta basado en la luminiscencia de los materiales que permite resolver en la industria múltiples aplicaciones, donde los sensores fotoeléctricos convencionales no funcionan y el coste de un equipo de visión no es asumible. Básicamente Los sensores UV de tipo luminiscente detectan el brillo (fluorescencia) de un objeto sometido a la luz ultravioleta, por lo tanto, es esencial disponer de esta fuente de luz (LED) que emite un rayo luminoso a través de una lente hacia el objetivo, la focaliza y devuelve la luz visible al fotodetector actuando sobre la electrónica y la señal de salida. Esto se ilustra a continuación. Típicamente se usan para cualquier proceso automático o industrial donde el material reacciona de forma natural a la luz ultravioleta o bien añadiendo algún pigmento en el proceso de fabricación o marcaje. Se utilizan en la industria automóvil, textil, de manufactura de papel, madera, pintura, barniz, cera y cristal por nombrar algunos.

Otro sensor de luz que se usa en la industria alimentaria es el siguiente. Los sensores de movimiento en la industria se pueden emplear como sistemas de alarma temprana en instalaciones a fin de prevenir costosas interrupciones en el proceso y anomalías en las plantas. Un ejemplo de un dispositivo que realiza esta función es el nuevo sensor de movimiento y parada altamente resistente Sitrans WM100 de la división Industry Automation de Siemens. Este dispositivo se monta a una distancia de hasta 100 mm del objeto metálico que se desea medir. El sensor de movimiento emite una señal a través de contactos para detener inmediatamente las máquinas al detectarse una parada. Este se muestra a continuación. Los sensores de movimiento infrarrojos, se usan para tomar medidas de alta precisión de distancia, longitudinales y transversales así como el ángulo para la prueba dinámica de vehículos entre otras aplicaciones. Un ejemplo de este tipo de dispositivo es el Correvit SFI del grupo Kistler que se muestra a continuación. La siguiente tabla da una muestra de la gran variedad de dispositivos capaces de medir la temperatura: De los mencionados en la tabla anterior los siguientes tienen un uso extenso en la industria, y en especial, se pueden usar en circuitos electrónicos junto con micro-controladores y otros sistemas electrónicos digitales para obtener mediciones de temperatura en los rangos indicados. Un ejemplo del uso de un sensor de temperatura en la industria química es la sonda de temperatura Pt100 WTR 110, la cual mide temperatura de forma fiable en un rango de -50 hasta +400 °C. Está equipada con una rosca a través de la cual se puede sujetar la sonda en tuberías o recipientes de los cuales se deba de mantener su contenido en un rango de temperatura especifico. Se podría requerir también del transductor KMU para detectar la temperatura de sensores Pt100 y convertirla en una señal normalizada. Ambos se muestran a continuación. Una localización inapropiada puede hacer que los sensores ultrasónicos puedan ver por detrás de las puertas o alrededor de algunas particiones donde la detección de ocupación puede no ser deseada.

Los sensores de movimiento infrarrojo (PIR) son dispositivos piroeléctricos que miden cambios en los niveles de radiación infrarroja emitida por los objetos a su alrededor a una distancia máxima de 6 metros. utilizado en sistemas de alarmas, iluminación controlada por movimiento y aplicaciones de robótica.

Sensor - detector de movimientos infrarrojo de Niessen
El sensor PIR contiene unos filtros especiales llamados lentes de Fresnel, que enfocan las señales infrarrojas sobre el elemento sensor. Cuando éstas cambian rápidamente, el amplificador activa la salida para indicar movimiento. Cada proceso en la industria debe ser controlado de alguna manera, y esta necesidad muchas veces también incluye la medición de la temperatura.

El ingeniero debe decidir cual de los sensores debe seleccionar para cada situación en particular. A fin de seleccionar el mejor, para cada aplicación, se deben tener en cuenta varios factores:

• Temperatura Máxima
• Rango de Temperatura a medir
• Exactitud
• Velocidad de respuesta
• Costo
• Requerimiento de mantenimiento.
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