Asignatura: Interfaces

Instituto Tecnológico Superior de Felipe Carrillo Puerto

Unidad I : Sensores

Criterios de Evaluación

Conocimiento - Proyecto Final = 30 %

Habilidades - Investigaciones = 25 % - Exposiciones = 25 % - Mapas Mentales = 10%

Actitudes - Participación en clase = 5 % - Puntualidad y asistencia = 5 %

Fuentes de Información

1. Manual microprocesadores de Intel. Intel.

2. Manual Periféricos. Intel.

3. Michael Purser.Comunicación de datos para

programadores..Ed. SITESA.

4. Jerry Fitzgerald, Tom S. Eason.Fundamentos de comunicación de datos.Ed. Limusa

Contenido de Trabajos

o Portada.o Introducción.o Contenido. o Conclusión.o Fuentes de Información.

Carpeta de Evidencia

Proyecto de la unidad I

• Aplicación de sensores en el área de sistemas.

≥ Maqueta. ≥ Dispositivo Funcional. ≥ Prototipo.

Temario de sensores

• 1.1 Ópticos

1.1.1 Tipos.1.1.2 Funcionamiento.1.1.3 Características.1.1.4 Modo de comunicación.

Unidad I : Sensores

Objetivo General• El estudiante construirá interfaces de

hardware aplicadas a su ámbito profesional.

Objetivo Educacional• Conocerá y evaluará los tipos de

sensores que existen en el mercado, con respecto a su aplicación.

Introducción

Introducción

Los sensores son dispositivos electrónicos con la capacidad de detectar la variación de una magnitud física tales como temperatura, iluminación, movimiento y presión; y de convertir el valor de ésta, en una señal eléctrica ya sea analógica o digital.

Un sensor es un elemento idóneo para tomar, percibir o sensar una señal física proveniente del medio ambiente y convertirla en una señal de naturaleza transducible. Un sensor o captador convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética.

¿Que son los sensores?

En la industria, los sensores son dispositivos encargados de percibir las variables físicas, tales como: presión, temperatura, pH, nivel, flujo, entre otras, controladas por un sistema que sigue una serie de instrucciones para verificar si el proceso está o no está funcionando.

Sensores

• Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas.

Tipos de Sensores:

- Temperatura- Intensidad lumínica

- Distancia- Aceleración- Inclinación

- Desplazamiento

- Presión- Fuerza- Torsión

- Humedad- Ph

Una magnitud eléctrica puede ser:

- Una resistencia eléctrica (RTD). - Una capacidad eléctrica (como en un sensor

de humedad).- Una tensión eléctrica (como en un termopar).- Una corriente eléctrica (como en un

fototransistor).

El sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación.

Es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo.

Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.

Áreas de aplicación de los sensores:

- Industria automotriz- Industria aeroespacial

- Medicina- Industria de manufactura

- Robótica

Los sensores pueden estar conectados a una computadora para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores, etc.

Caracteristicas

Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.

Precisión: es el error de medida máximo esperado.

Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.

Linealidad o correlación lineal.

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 que puede apreciarse a la salida.

Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.

Caracteristicas

Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.

Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida

Caracteristicas

Actividad 1

Mapa Mental de las características de los sensores.

Aplicación de los sensores en el área de informática.

Correo: e.castillo@

Temas

• 1.1 Ópticos.

1.1.1 Tipos.1.1.2 Funcionamiento.1.1.3 Características.1.1.4 Modo de comunicación.

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1.1 Sensor óptico

Un sensor óptico es un dispositivo que convierte los rayos de luz en señales electrónicas. Similar a un fotorresistor, mide la cantidad física de la luz y la traduce en una forma de leer el instrumento.

El sensor óptico es parte de un sistema de integración de un dispositivo de medición, una fuente de luz y el sensor. Esto esta generalmente conectado a un gatillo eléctrico, que reacciona a un cambio en la señal dentro del sensor de luz.

El tipo de luz más usado es el infrarrojo y, en este caso, para diferenciar la luz de la fuente se deja una frecuencia fija y lo que se hace es emitir pulsos. El sensor simplemente descartará cualquier luz infrarroja que le llegue y que no sea intermitente, pudiendo así diferenciar la luz de la fuente de radiación infrarroja proveniente de otros objetos que generen calor.

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Sensor óptico

Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la materia para determinar las propiedades de ésta. Una mejora de los dispositivos sensores, comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de la luz.

Sensor óptico

Diagrama Básico de un Sensor Óptico

Sensores ópticos utilizados principalmente en los componentes:

Láser de luz roja Luz visible, óptima para la detección de piezas pequeñas y elevados alcances debido a las propiedades físicas del láser.

LED infrarrojo Radiación invisible con elevada energía.

LED de luz roja Luz visible, óptima como ayuda de alineación y para el ajuste de sensor.

Tipos de Sensores Ópticos

• Dentro de esta categoría hay dos tipos principales: los sensores basados en la reflexión y los que trabajan en modo barrera.

• Los primeros tienen el emisor de luz y el detector muy próximos y deducen la distancia a la que está un objeto dependiendo del ángulo que forma la luz al rebotar sobre este. Esto hace que su rango sea bastante limitado.

Sensores Ópticos

• Los segundos trabajan en modo barrera tienen la fuente a cierta distancia enfrente del sensor y solo pueden saber si el rayo se obstruye o no, aunque también se pueden configurar para detectar una perdida de cantidad de luz, utilizable esto para algún proceso de control de nivel de liquido en algún recipiente como en una cinta transportadora de botellas.

Sensores Ópticos

Sensores ópticos: principio básico de funcionamiento

Emisión y recepción de luz. Tanto en el emisor como en el receptor existen pequeñas lentes ópticas que permiten concentrar el haz de luz y se encuentran en un mismo encapsulado. Generalmente trabajan por reflexión de la luz, es decir, el emisor emite luz y si esta luz es reflejada por un objeto, el receptor lo detecta.

Sensor óptico Características

Capacidad para medir los cambios de uno o más haces de luz . Cuando se produce un cambio de fase, el sensor de luz actúa como un disparador fotoeléctrico, ya sea aumentando o disminuyendo la producción eléctrica, dependiendo del tipo de sensor. Distinción de si se coloca internamente o externamente en un dispositivo.

Transductores externos registrar y transmitir la cantidad necesaria de luz. Estos son conocidos como sensores extrínsecos. Sensores intrínsecos son los que están integrados dentro de una fibra óptica o dispositivo. Estos son generalmente utilizados para medir pequeños cambios como una curva o ligero cambio de dirección.

Sensores ópticos: Aplicaciones

Dispositivos electrodomésticos usan estos tipos de sensores: lectores de CD/DVD, copiadoras, etc.

Los sensores ópticos también pueden utilizarse para leer y detectar información, tal como al velocidad de un auto que viene por la carretera y si un billete grande está marcado o bien, es falso.

Sensores ópticos: aplicaciones

Investigación Electrónico

Ingresar a la pagina:

http://www.bitmakers.com

Investigar 5 tipos de sensores que podrían aplicar en su proyecto de clase:

-Sensor-Descripción-Aplicación

Correo: e.castillo@

Temas

• 1.2 Aproximación.

1.2.1 Tipos. 1.2.2 Funcionamiento. 1.2.3 Características. 1.2.4 Modo de comunicación.

1.2 Aproximada

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan.

• APLICACIONES TIPICAS:

Control de cintas transportadoras; control de alta velocidad; detección de movimiento, conteo de piezas, etc.

Existen dos formas principales en que un objeto actúa sobre un sensor:

• Sensores con contacto: son sensores en los que el objeto toca físicamente al sensor y cierra o abra uno a más circuitos eléctricos.

• • Sensores sin contacto: son sensores que

detectan la presencia de un objeto sin necesidad de que exista un contacto físico entre el objeto y dicho sensor.

Sensor capacitivoSensor inductivoSensor fin de carreraSensor infrarrojo Sensor ultrasónicoSensor magnéticoSensores de humedad

Entre los sensores de proximidad se encuentran:

Sensor Capacitivo

• La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector.

Sensor Capacitivo

La distancia de actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse mediante el potenciómetro.

Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia

Sensor Inductivo

Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para trabajar generando un campo magnético y detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él los objetos de detección metálicos y no metálicos.

Sensor Inductivo

• El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida. Al aproximarse un objeto "metálico" o no metálico, se inducen corrientes de histéresis en el objeto.

• El funcionamiento es similar al capacitivo; la bobina detecta el objeto cuando se produce un cambio en el campo electromagnético y envía la señal al oscilador, luego se activa el disparador y finalmente al circuito de salida hace la transición entre abierto o cerrado.

Sensor Inductivo

El circuito sensor reconoce entonces un cambio específico de amplitud y genera una señal que conmuta la salida de estado sólido o la posición "ON" y "OFF".

El sensor capacitivo crea un campo eléctrico el cual al ser interrumpido cambia de estado es por eso que puede detectar cualquier material sea o no sea magnético.

El sensor inductivo sirve para detectar solo metales los cuales tienen propiedades magnéticas ya que este tipo de sensor produce un campo magnético el cual al ser interferido por el metal cambia su estado.

Diferencia entre los sensores

Sensor fin de carrera

• El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit swicht, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados.

Sensor fin de carrera

Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes:

Un cuerpo donde se encuentran los contactos Una cabeza que detecta el movimiento.

Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.

Sensor infrarrojo

• El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender. la señal enviada por el emisor puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios sensores a la vez esto es muy utilizado en la robótica en casos en que se necesita tener mas de un emisor infrarrojo y solo se quiera tener un receptor.

Sensor infrarrojo

Sensor ultrasónico

Los sensores ultrasónicos tienen como función principal la detección de objetos a través de la emisión y reflexión de ondas acústicas y son conocidos como fotocélulas.

Funcionan emitiendo un pulso ultrasónico contra el objeto a censar, y al detectar el pulso reflejado, se para un contador de tiempo que inicio su conteo al emitir el pulso. Este tiempo es referido a distancia y de acuerdo con los parametros elegidos de respuesta con ello manda una señal eléctrica digital o analógica.

Sensor ultrasónico

Sensor magnético

• Los sensores de proximidad magnéticos son caracterizados por la posibilidad de distancias grandes de la conmutación, disponible de los sensores con dimensiones pequeñas. Detectan los objetos magnéticos (imanes generalmente permanentes) que se utilizan para accionar el proceso de la conmutación.

• Los campos magnéticos pueden pasar a través de muchos materiales no magnéticos, el proceso de la conmutación se puede también accionar sin la necesidad de la exposición directa al objeto. Usando los conductores magnéticos (ej. hierro), el campo magnético se puede transmitir sobre mayores distancias, por ejemplo, poder llevarse la señal de áreas de alta temperatura.

Sensor de Humedad

• La detección de humedad puede ser muy importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Una humedad excesiva puede afectar los circuitos, y también la mecánica de un robot. Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones.

El funcionamiento de los sensores de aproximación depende de su tipo y aplicación

Características:

Interruptor y conductores totalmente encapsulados

Capacidad para elevadas velocidades de ciclo

Funcionamiento a gran velocidad

Compactos para aplicaciones con limitaciones de espacio

Sin piezas móviles, para aumentar la duración

Resistentes a la corrosión

Amplia selección de materiales

Disponibles diseños adaptados

Aplicaciones

• En el amplio aspecto de aplicaciones industriales que existen, una de las principales informaciones que es necesario extraer de un proceso determinado es la presencia o ausencia de un objeto, al paso por un punto determinado, la cercanía a una región de importancia, el contaje de número de piezas que pasan, el verificar la completitud de un lote de elementos, etc., es decir, el detectar la presencia o proximidad de un objeto determinado.

Exponer en Rotafolio

• TIPO:–Característica –Aplicación–Funcionamiento

Actividad de Evaluación :

• http://www.dte.uvigo.es/recursos/proximidad/Sensores_Proximidad.swf.

• Enviar en el correo los resultados de evaluación….

• e.castillo@

Actividad:

• Buscar información sobre la aplicación de los sensores en el área de cómputo.

Actividad :

• Evaluación Miércoles 29 de Febrero

• Proyecto Martes 28 de Febrero