Cada vez más, en la industria y el hogar, se necesitan datos del entorno. A partir del desarrollo tecnológico y las distintas necesidades de la producción, la seguridad y el hogar, van apareciendo diferentes tipos de sensores. Es decir, dispositivos técnicos que adquieren datos y los convierten en información útil para los usuarios. La dimensión del mercado global de sensores es impactante. Según la consultora Mordor Intelligence, se valoró en más de 77 mil millones de dólares en 2020, y se calcula que superará los 128 mil millones en 2026, con una tasa de crecimiento anual compuesto del 8,86%. Este impulso se debe a las crecientes necesidades de la automatización industrial, los dispositivos portátiles y la Internet de las Cosas. De hecho, la industria de sensores no deja de innovar en todas las ramas y también en la seguridad.
Sensores: definición
Un sensor es un dispositivo que detecta y responde a los estímulos del entorno físico. Así, convierte la medida de una cantidad física observada en una cantidad utilizable. Por otra parte, para ser procesada, esta información es transportada en forma de señal por un soporte físico. Entonces, el funcionamiento de los distintos tipos de sensores se basa en su aplicación principal.
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La información llega del exterior en forma de un impulso eléctrico o digital, que puede ser analizado y procesado dentro del mismo dispositivo. Para hacerlo, vemos que todos los tipos de sensores están compuestos por:
- La parte operativa, que recoge los datos o estímulos del exterior y los convierte en información. En tanto, la información puede ser lógica, digital o analógica.
- Parte de control, que procesa la información y la expresa como un evento particular entre un conjunto de eventos posibles. Así, se ocupa de las variables lógicas o digitales.
- La señal, generalmente un impulso eléctrico, que transporta la información a través de un soporte físico.
Clasificación de los tipos de sensores
Los distintos tipos de sensores pueden agruparse en varias categorías. Por ejemplo, una clasificación se basa en la sensibilidad de los sensores a los fenómenos físicos. Así, tenemos:
- Sensores activos. Operan como un generador. Se basan en el principio de un efecto físico que asegura la conversión de la cantidad física a detectar, en energía eléctrica.
- Sensores pasivos. Uno de los parámetros determinantes es la impedancia. Puede variar según el tamaño del sensor o por una deformación resultante de la reducción de la fuerza o el tamaño.
En tanto, otra clasificación se refiere al tipo de variable a medir o detectar.
- Sensores de contacto. Requieren contacto directo con el objeto a detectar.
- Sensores de proximidad. No necesitan este contacto estrecho.
A su vez, cada una de estas categorías se puede subdividir en otras tres categorías según su principio de funcionamiento:
- Mecánicos.
- Eléctricos.
- Neumáticos.
Por su parte, otra clasificación se realiza en función del efecto Hall. Es decir, la medida de la corriente eléctrica expuesta a un campo magnético. Estos tipos de sensores se dividen en:
- Lineales. Tienen una salida de corriente que varía de acuerdo a los cambios magnéticos externos.
- Digitales. El sensor cambia de estado cuando la intensidad del campo magnético es mayor que cierto valor.
Por último, según los polos magnéticos, encontramos:
- Sensores bipolares.
- Sensores unipolares.
Características principales de los sensores
Aunque existen diferentes tipos de sensores, en general comparten las mismas características generales:
- Alcance de la medida. Es la diferencia entre la señal más pequeña detectada y la más grande perceptible sin riesgo de destrucción del sensor.
- Sensibilidad. Es la variación más pequeña de una cantidad física que un sensor puede detectar.
- Velocidad. Se refiere al tiempo de reacción de un sensor entre la variación de la cantidad física que mide y el instante en que la información es tenida en cuenta por la parte de control.
- Precisión. Capacidad del sensor de repetir la información sobre posición, velocidad o la magnitud de que se trate.
- Fidelidad. Proporciona siempre los mismos resultados para las mismas detecciones.
- Resolución. Mínima variación en la cantidad medida que produce una variación perceptible por el sensor.
- Histéresis. Retardo del efecto sobre la causa.
Tipos de sensores según diferentes criterios.
Retomando una de las clasificaciones que habíamos señalado, vamos a ver los diferentes tipos de sensores activos. En realidad, este tipo de sensores se basa en el principio de un efecto físico que asegura la conversión de la energía a muestrear, en energía eléctrica.
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En este caso la energía a muestrear puede ser térmica, mecánica o de radiación. Mientras tanto, los fenómenos físicos que se producen son:
- Efecto termoeléctrico.
- Efecto piezoeléctrico.
- Inducción magnética.
- Efecto fotoeléctrico.
- Diferencia de potencial UH o efecto Hall.
- Efecto fotovoltaico.
Como hemos dicho, estos tipos de sensores convierten la cantidad medida directamente en corriente eléctrica.
Los sensores de tipo pasivo necesitan energía externa para funcionar. En general, se aplica un cierto voltaje para obtener la señal de salida.
Hay tres tipos de sensores pasivos:
- Resistivos.
- Capacitivos.
- Inductivos.
Por otra parte, dependiendo del objeto a medir, se utilizan diferentes efectos para realizar la medición.
Los detectores, un tipo de sensores especial
Los detectores son dispositivos que forman parte de la familia de los sensores. Sin embargo, en vez de entregar información en forma de impulsos eléctricos, utilizan el tipo de salida “Todo o nada (On / Off, Abierto / Cerrado)”. Por lo tanto, entregan una señal de salida binaria, en dos estados posibles.
Las aplicaciones de detección son muy amplias:
- Detección de presencia o posicionamiento de un objeto o pieza.
- Detección de paso, desplazamiento, bloqueo y conteo.
- Actividades específicas de detección de presencia o nivel de gas o líquido. También de forma y posición. Además, detecció de etiquetas, con lectura y escritura de información codificada.
Otros tipos de sensores: sensores inteligentes
Los sensores inteligentes representan la última generación de tipos de sensores. Son el principio y base de funcionamiento de, por ejemplo, las ciudades inteligentes. Toda la ciudad está conectada mediante sensores, desde los que controlan el tráfico y el estacionamiento, hasta los que informan los niveles de polen o dióxido de carbono en el aire de la ciudad.
Los tipos de sensores inteligentes más utilizados, entre otros, son:
- Sensores de estacionamiento. Facilitan la fluidez del tráfico dentro de las ciudades informando las plazas de estacionamiento disponibles.
- Tráfico. Informan atascos e incidencias para elegir las rutas con menor congestión. También se utilizan en el manejo telemático de semáforos.
- Humedad. Activan aspersores y sistemas de riego en parques públicos solamente cuando es necesario, detectando la humedad de la tierra. Ayudan a ahorrar agua y energía.
- Luminosidad. Uno de los tipos de sensores inteligentes más comunes en las ciudades. Manejan el alumbrado público.
Aplicación de los distintos tipos de sensores
- Sensores infrarrojos. El dispositivo mide la radiación electromagnética infrarroja de los objetos en su campo de visión. Se utilizan para detectar, clasificar y localizar objetos. También para diferenciar formas, colores y superficies. En el sector de la seguridad, se utilizan en detectores de movimiento, gases o inundación. Además, se los aplica para la detección de cambios de temperatura, por ejemplo, termostatos de equipos de climatización.
- Sensores magnéticos. Detecta fuerzas de atracción o repulsión entre sus elementos componentes por medio de imanes o energía eléctrica. Hay varios tipos de sensores magnéticos. Los más comunes son los de proximidad, inalámbricos, de posición, de recolección o para puertas.
- Detectores de incendios. Estos tipos de sensores se basan en fenómenos físicos y químicos asociados a incendios para activar las alarmas. El principio de funcionamiento es similar para los detectores de gases y humo.
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Hasta acá llegamos con la nota “Tipos de sensores ¿Qué son y cómo se utilizan?”. Esperamos te haya sido útil. Recordá que en USS Argentina somos especialistas en Gestión de Riesgos. Contactanos para más información.
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