Sensores: tipos y aplicaciones

Sensores de presión

Los sensores de presión se utilizan generalmente para medir la presión de gases o líquidos. Normalmente, un sensor de presión actúa como transductor. Genera la presión en señal analógica eléctrica o digital. También existe una categoría de sensores de presión que se clasifican en términos de presión, algunos de ellos son sensor de presión absoluta, sensor de presión manométrica. También hay un tipo de sensor de presión que le permite saber cuando su automóvil tiene poca gasolina o aceite.

Los sensores de presión son transductores típicos que detectan la presión y la convierten en parámetros de señales eléctricas. Los ejemplos típicos de sensores de presión son medidores de tensión, sensores de presión capacitivos y sensores de presión piezoeléctricos. Las galgas extensométricas funcionan según el principio de cambio de resistencia con la aplicación de presión, mientras que los sensores de presión piezoeléctricos funcionan según el principio de cambio de voltaje a través del dispositivo al aplicar presión.

Diagrama del circuito del sensor de presión:

El siguiente es el diagrama de circuito de un medidor de presión basado en un microcontrolador PIC:

El circuito involucra los siguientes componentes:

• Un microcontrolador PIC que recibe la entrada del sensor de presión y, en consecuencia, da la salida al panel de visualización de 4 siete segmentos.
• Un sensor de presión de 6 pines IC MPX4115 que es un sensor de presión de silicio y proporciona una señal de salida analógica alta.
• 4 pantallas de siete segmentos que reciben entrada del microcontrolador PIC y son controladas por cada transistor.
• Una disposición de cristal para proporcionar entrada de reloj al microcontrolador.

Operación del sensor de presión:

El video anterior describe cómo el sensor de presión se interconecta con el microcontrolador para mostrar el valor de la presión en la pantalla de siete segmentos. El sensor de presión consta de 6 pines y está conectado a una fuente de 5V.

El pin 3 está conectado a la fuente de alimentación, el pin 2 está conectado a tierra y el pin 1 está conectado al pin RA0 / AN0 del microcontrolador como entrada analógica. Para mostrar los valores aquí, utilizamos una pantalla de siete segmentos de 4 dígitos que se controla mediante una configuración de ánodo común de cuatro transistores.

Aquí, el sensor de presión de 28,50 PSI está conectado al microcontrolador, por lo que cuando podemos cambiar el valor del sensor a bajo o alto, el microcontrolador detecta estos valores y los muestra en la pantalla de siete segmentos.

Si este valor de presión cruza sus niveles de umbral, el microcontrolador da una alarma al usuario. De esta manera, se puede conectar cualquier tipo de sensor al microcontrolador para monitorear, procesar y mostrar los valores en tiempo real.

Aplicaciones del sensor de presión:

Existen muchas aplicaciones para sensores de presión como detección de presión, detección de altitud, detección de flujo, detección de línea o de profundidad.

• También se usa en tiempo real, las alarmas de los automóviles y las cámaras de tráfico usan sensores de presión para saber si alguien está acelerando.
• Los sensores de presión también se utilizan en pantallas táctiles para determinar el punto de aplicación de la presión y dar las instrucciones adecuadas al procesador.
• También se utilizan en ventiladores y tensiómetros digitales.
• La aplicación industrial de sensores de presión implica monitorear gases y su presión parcial.
• También se utilizan en aviones para proporcionar equilibrio entre la presión atmosférica y el sistema de control.
• También se utilizan para determinar la profundidad de los océanos en caso de operaciones marinas para determinar las condiciones operativas adecuadas para los sistemas electrónicos.

Un ejemplo de sensor de presión: transductor piezoeléctrico

El transductor piezoeléctrico es un dispositivo de medición que convierte los pulsos eléctricos en vibraciones mecánicas y viceversa. El cristal de cuarzo piezoeléctrico y el efecto piezoeléctrico son las dos cosas necesarias para comprender los transductores piezoeléctricos.

Cristal de cuarzo piezoeléctrico:

Un cristal de cuarzo es un material piezoeléctrico. Puede generar el voltaje cuando se aplica algún esfuerzo mecánico sobre el cristal. El cristal piezoeléctrico se dobla en diferentes direcciones a diferentes valores de frecuencias. A esto se le llama modo de vibración. Para lograr diferentes modos de vibración, el cristal se puede fabricar en diferentes formas.

Efecto piezoeléctrico:

El efecto piezoeléctrico es la generación de carga eléctrica en ciertos cristales y cerámicas debido a la aplicación de tensión mecánica sobre ellos. La tasa de generación de carga eléctrica es proporcional a la fuerza que se le aplica. El efecto piezoeléctrico también funciona en orden inverso, de modo que cuando se aplica voltaje al material piezoeléctrico, puede generar algo de energía mecánica.

Los transductores piezoeléctricos se pueden usar en micrófonos debido a su alta sensibilidad donde convierten la presión del sonido en voltaje. Se pueden utilizar en acelerómetros, detectores de movimiento y como detectores y generadores de ultrasonidos. La propagación del ultrasonido no se ve afectada en el material por su transparencia.

Solicitud:

Los transductores piezoeléctricos se pueden utilizar tanto como actuadores como sensores. El sensor convierte la fuerza mecánica en pulsos de voltaje eléctrico y el actuador convierte los pulsos de voltaje en vibraciones mecánicas. Los sensores piezoeléctricos pueden detectar desequilibrios de las piezas giratorias de la máquina. Se pueden utilizar en aplicaciones de medición de nivel ultrasónico y medición de caudal. Aparte de las vibraciones para detectar desequilibrios, se pueden utilizar para medir niveles ultrasónicos y caudales.

Sensor de humedad

Un sensor de humedad detecta la humedad relativa. Esto implica que mide tanto la temperatura del aire como la humedad. La detección de humedad es esencial en los sistemas de control en la industria y también en el hogar. Estos están diseñados para aplicaciones de alto volumen y sensibles a los costos, por ejemplo, automatización de oficinas, control de aire automotriz, electrodomésticos y sistemas de control de procesos industriales y también en aplicaciones donde se requiere compensación de humedad. Los sensores de humedad son generalmente de tipo capacitivo o resistivo.

La respuesta de los sensores de condensador es más lineal en comparación con los sensores resistivos. Los sensores capacitivos se pueden utilizar adicionalmente en todo el rango de 0 a 100 por ciento de humedad relativa (RH), donde el elemento resistivo normalmente está limitado a aproximadamente 20 a 90 por ciento de humedad relativa (RH). Aquí vamos a discutir sobre el sensor capacitivo.

Un sensor de humedad capacitivo cambia su capacitancia en función de la HR del aire circundante. La constante dieléctrica del sensor cambia con el nivel de humedad de una manera que se puede medir. La capacitancia aumenta con la humedad relativa.

Sensor de humedad

Características:

• Alta fiabilidad y estabilidad a largo plazo.
• Se utiliza en circuitos con salida de tensión o frecuencia.
• Componente sin plomo. Componentes libres de plomo.
• Cambio instantáneo a desaturar de la fase saturada.
• Tiempo de respuesta rápido.

Especificaciones:

• Requisitos de energía: 5 a 10 VCC.
• Comunicación: Componente capacitivo.
• Dimensiones: 0,25 x 0,40 pulgadas de diámetro (6,2 x 10,2 mm de diámetro).
• Rango de temperatura de funcionamiento: -40 a 212 ° F (-40 a 100 ° C).

Los sensores de humedad tienen una amplia gama de aplicaciones, como aplicaciones industriales y domésticas, aplicaciones médicas y se emplean para proporcionar una indicación de los niveles de humedad en el medio ambiente.

La medición de la humedad es difícil. Generalmente, la humedad del aire se mide como la fracción de la cantidad máxima de agua que el aire puede absorber a una determinada temperatura. En condiciones atmosféricas y una temperatura determinada, esta fracción puede variar entre 0 y 100%. Esta humedad relativa solo es válida a una determinada temperatura y presión atmosférica. Por lo tanto, es importante que un sensor de humedad no se vea afectado ni por la temperatura ni por la presión.

Circuito del sensor de humedad

La corriente que pasa a través del termistor hace que se caliente, aumentando así su temperatura. La disipación de calor es mayor en el termistor sellado en comparación con el termistor expuesto debido a la diferencia en la conductividad térmica del vapor de agua y el nitrógeno seco. La diferencia de resistencia de los termistores es proporcional a la humedad absoluta.

Sensor de gas:

Los sensores de gas son un componente básico en muchos sistemas de seguridad y metodología moderna, proporcionando retroalimentación de control de calidad clave al sistema. Y estos están disponibles en amplias especificaciones según los niveles de sensibilidad, el tipo de gas que se va a detectar, las medidas físicas y varios elementos diferentes.

Los sensores de gas generalmente funcionan con baterías. Transmiten advertencias a través de una serie de señales audibles y visibles, como alarmas y luces intermitentes, cuando se identifican niveles peligrosos de vapores de gas. El sensor utiliza otro gas como punto de referencia, ya que mide la concentración de gas.

Sensor de gas

El módulo sensor consta de un exoesqueleto de acero bajo el cual se aloja un componente sensor. Este componente sensor está sujeto a corriente a través de los cables de conexión. Esta corriente se conoce como corriente de calentamiento a través de ella, los gases que se acercan al componente sensor se ionizan y son absorbidos por el componente sensor. Esto cambia la resistencia del componente sensor que altera el valor de la corriente que sale de él.

Características:

1. Rendimiento estable, larga vida útil, bajo costo.
2. Circuito de impulsión simple.
3. Respuesta rapida.
4. Alta sensibilidad al gas combustible en una amplia gama.
5. Rendimiento estable, larga vida útil, bajo costo.

Los detectores de gas se pueden utilizar para detectar gases quemables, inflamables y venenosos y el consumo de oxígeno. Este tipo de dispositivo se usa ampliamente en la industria y se puede encontrar en una variedad de áreas, por ejemplo, en plataformas petrolíferas, para filtrar formas de producción y tecnologías emergentes como la fotovoltaica. También pueden utilizarse en la lucha contra incendios.

El sensor de gas es adecuado para la detección de gases combustibles, por ejemplo, hidrógeno, metano o propano / butano (GLP).

Circuito del sensor de gas

Cuando los gases combustibles o reductores entran en contacto con el elemento de medición, se someten a una combustión catalítica, lo que provoca un aumento de temperatura que provoca un cambio en la resistencia del elemento. El cambio en la resistencia del sensor se obtiene como el cambio del voltaje de salida a través de la resistencia de carga (RL) en serie con la resistencia del sensor (RS). La concentración del gas bajo prueba se determina por el cambio de conductividad cuando la superficie del sensor absorbe los gases reductores. La salida constante de 5 V de la placa de adquisición de datos está disponible para el calentador del sensor (VH) y para el circuito de detección (VC).

Ahora tiene una idea sobre los tipos de sensor y sus aplicaciones si tiene alguna duda sobre este tema o sobre el eléctrico y proyectos electronicos deja los comentarios a continuación.

Un circuito de trabajo típico