3 transductores y captadores

ELEMENTOS TRANSDUCTORES Y CAPTADORES
DE UN SISTEMA DE CONTROL
Un captador o sensor es en sentido estricto un elemento que detecta una
determinada magnitud física y la convierte en variación de otra magnitud física.
Un transductor es aquel que detecta y convierte una magnitud física en una señal
que pueda ser interpretada por el sistema de control (generalmente eléctrica).
En la práctica y cuando estos elementos se encuentran en un circuito de
control el transductor es el elemento que detecta la señal de entrada, mando o
referencia y la convierte en una magnitud física que el sistema sea capaz de
interpretar, mientras que el captador o sensor es el elemento que recibe la señal de
salida o controlada, la convierte y reintroduce en el sistema como señal realimentada.
1.- DE POSICIÓN
Nos proporcionan información sobre la presencia de un objeto. Se pueden
clasificar en:
- Finales de carrera: son interruptores eléctricos que cambian su posición al
entrar en contacto físicamente con el objeto móvil cuya posición se desea
detectar.
- Detectores de proximidad inductivos: constan de una bobina eléctrica que crea
un campo magnético cuyo valor de inducción (L) se modifica con la proximidad
de objetos metálicos.
- Detectores de proximidad capacitivos: presentan la ventaja frente al anterior de
ser capaces de detectar también la proximidad de objetos no metálicos. Al
aproximarse el objeto varía la constante del dieléctrico entre las armaduras del
condensador y por tanto varía la capacidad del mismo.
- Detectores de proximidad ópticos: permiten detectar todo tipo de objetos, tanto
sólidos como líquidos. Se basan en la reflexión o intercepción de un haz de luz
luminoso que normalmente es infrarrojo para evitar luces parásitas.
2.- DE DESPLAZAMIENTO
Nos proporcionan información sobre la posición relativa de un objeto.
-
-
Radar: se basa en la emisión de radiaciones electromagnéticas y la captación
de los ecos que producen. La distancia del objeto que refleja la radiación queda
determinada por el tiempo transcurrido entre la emisión y recepción. Este
sistema nos permite detectar desplazamientos (y velocidades tomando
posiciones a intervalos de tiempo conocidos) a grandes distancias.
Detectores de pequeñas distancias: generalmente mediante potenciómetros
(resistencias variables) lineales o angulares. También los hay inductivos para
desplazamientos angulares llamados encoder (semejantes a un alternador
trifásico) y ópticos (regla o disco codificado según se quiera medir
desplazamiento lineal o angular).
3.- DE VELOCIDAD
Permiten medir la velocidad lineal o angular de un objeto. Aunque hay muchos
tipos de transductores de velocidad los más utilizados son:
- Tacómetro de corriente alterna o tacogenerador: el movimiento de un rotor con
un imán permanente induce en las bobinas del estator una tensión que
depende de la velocidad de giro del rotor.
- Tacómetro de corriente continua o dinamo tacométrica: su principio de
funcionamiento es muy similar al de una dinamo (inverso a un motor de cc): la
tensión recogida en la bobina del rotor es directamente proporcional a la
velocidad de giro del rotor.
- Tacómetros de frecuencia o medidores de impulsos: utilizando detectores de
proximidad y midiendo la frecuencia de la señal que envían los detectores.
4.- DE TEMPERATURA
Permiten detectar la temperatura ambiental o de un objeto más o menos cercano.
Los más utilizados son:
- Termorresistencias: basados en la variación lineal de la resistencia eléctrica de
un hilo metálico con la temperatura. El material más empleado es el platino.
Las termorresistencias junto con los termopares son los dos detectores de
temperatura más empleados en la industria.
- Termistores: se basan en la variación no lineal de la resistencia eléctrica de
ciertos materiales semiconductores con la temperatura. Los termistores NTC
disminuyen su resistencia al aumentar la temperatura. Los termistores PTC
aumentan su resistencia con la temperatura. Ambos suelen emplearse en
aplicaciones electrónicas, para la protección de circuitos y sobrecalentamiento
de piezas mecánicas, motores eléctricos,.....
- Termopares: consisten en la unión de dos metales distintos que generan una
diferencia de potencial entre los extremos opuestos a aquel en el que se aplica
una fuente de calor. La relación entre la fuerza electromotriz generada y el
calor es lineal. Suelen emplearse como detectores de incendios, en sondas
utilizadas en aplicaciones médicas o como medidores en la industria, tanto a
elevadas temperaturas como en procesos criogénicos (de la industria de
alimentación, acero,.....).
- Pirómetros de radiación: se utilizan para medir elevadas temperaturas y están
basados en la radiación que todo cuerpo caliente emite (proporcional a la
cuarta potencia de su temperatura). Se emplean en el control de temperaturas
de centrales térmicas, altos hornos, hornos de la industria cerámica, del
cemento y petroquímica (producción de plásticos).
5.- DE PRESIÓN
Se pueden clasificar en:
- Mecánicos: se basan en el desplazamiento o deformación de ciertos elementos
con la presión. Ejemplos de estos captadores serían un manómetro, el tubo
Bourdon, un diafragma o un fuelle.
- Electromecánicos: convierten el desplazamiento o deformación de los
anteriores en una señal eléctrica, utilizando para ello potenciómetros,
condensadores o bobinas ya estudiados o bien galgas extensiométricas (hilos
conductores o semiconductores que varían su resistencia eléctrica al variar su
forma por acción de la presión).
- Piezoeléctricos: están basados en las propiedades de ciertos materiales (como
el cuarzo) que generan una tensión eléctrica en sus caras proporcional a la
presión aplicada entre las mismas.
6.- DE ILUMINACIÓN
Detectan la luminosidad ambiental pero también son muy empleados como detectores
de presencia o proximidad ópticos (barreras o células fotoeléctricas).
-
-
Fotorresistencias o LDR: son materiales semiconductores que varían de
manera no lineal su resistencia con la luz. Son detectores poco precisos que no
obstante se suelen utilizar, por ejemplo, en la automatización del alumbrado
público.
Fotodiodos y fototransistores: también fabricados con materiales
semiconductores, son sensores que permiten el paso o no de la corriente
eléctrica según la luminosidad que reciban. Estos suelen emplearse en las
barreras fotoeléctricas (puertas de supermercados, ascensores,........)