Generalmente, utilizamos cuadros de distribución de enchufe de pared convencionales para encender electrodomésticos industriales o electrodomésticos como ventiladores, refrigeradores, motores industriales, etc. Pero es muy difícil operar los interruptores con regularidad. Por eso, automatización del hogar y los sistemas de automatización industrial se desarrollan para controlar fácilmente todas las cargas eléctricas y electrónicas necesarias. Esta automatización en un sistema de energía se puede diseñar utilizando varios tipos de sensores y circuitos de sensores. Por lo tanto, este artículo ofrece una descripción general completa de lo que es un sensor, diferentes tipos, principio junto con diagramas de circuito.
¿Qué es Sensor?
Un dispositivo que da una salida detectando los cambios en cantidades o eventos se puede definir como un sensor. En general, los sensores se denominan dispositivos que generan una señal eléctrica o una señal de salida óptica correspondiente a las variaciones en el nivel de las entradas. Existen diferentes tipos de sensores, por ejemplo, considere un termopar que puede considerarse como un sensor de temperatura que produce un voltaje de salida basado en los cambios de temperatura de entrada.
Se pueden observar muchos tipos de sensores en muchos dominios empleados para diversas aplicaciones. Consideremos algunos de los tipos de sensores .
Tipos de sensores
Diferentes tipos de sensores en electrónica
En nuestro día a día, estamos habituados a implementar con frecuencia diferentes tipos de sensores en nuestros sistemas de potencia como electrodomésticos y electrónicos, sistemas de control de carga, domótica o automatización industrial, etc.
Todos los tipos de sensores se pueden clasificar básicamente en sensores analógicos y sensores digitales . Sin embargo, existen algunos tipos de sensores, como sensores de temperatura, sensores de infrarrojos, sensores ultrasónicos, sensores de presión, sensores de proximidad y sensores táctiles que se utilizan con frecuencia en la mayoría de las aplicaciones electrónicas.
- Sensor de temperatura
- Sensor de infrarrojos
- Sensor ultrasónico
- Sensor tactil
- Sensores de proximidad
- Sensor de presión
- Sensores de nivel
- Sensores de humo y gas
Sensor de temperatura
La temperatura es una de las cantidades ambientales más comúnmente medidas por diferentes razones. Hay diferentes tipos de sensores de temperatura que pueden medir la temperatura, como un par termoeléctrico , termistores, sensores de temperatura de semiconductores, detectores de temperatura de resistencia (RTD), etc. Según el requisito, se utilizan diferentes tipos de sensores para medir la temperatura en diferentes aplicaciones.
Sensor de temperatura
Circuito del sensor de temperatura
Se puede usar un sensor de temperatura simple con el circuito para encender o apagar la carga a una temperatura específica que es detectada por el sensor de temperatura (aquí se usa termistor). El circuito consta de la batería, el termistor, los transistores y el relé que están conectados como se muestra en la figura.
Circuito del sensor de temperatura
El relé es activado por el sensor de temperatura al detectar la temperatura deseada. Por lo tanto, el relé enciende la carga conectada a él (la carga puede ser CA o CC). Podemos utilizar este circuito para controlar el ventilador automáticamente en función de la temperatura.
Aplicación práctica del sensor de temperatura
Principalmente, considere sensores de temperatura que de nuevo se clasifican en diferentes tipos de sensores como termistores, sensores de temperatura digitales, etc.
El controlador de temperatura digital programable es un proyecto electrónico práctico basado en un sistema integrado que está diseñado, que se utiliza para controlar la temperatura de cualquier dispositivo en función de los requisitos de las aplicaciones industriales. El kit del circuito del sensor de temperatura digital se muestra en la siguiente figura.
El diagrama de bloques del circuito del proyecto se puede representar de la siguiente manera con diferentes bloques como se muestra en la figura.
los bloque de alimentación consta de una fuente de alimentación de 230 V CA, un transformador reductor para reducir el voltaje, un rectificador para rectificar el voltaje de CA a CC, un regulador de voltaje para mantener una tensión de CC de salida constante para dar entrada al circuito del proyecto.
La pantalla LCD está interconectada con los microcontroladores 8051 para mostrar las lecturas de temperatura en el rango de -55 grados C a + 125 grados C. El sensor de temperatura digital IC DS1621 se utiliza para proporcionar lecturas de temperatura de 9 bits al microcontrolador.
La memoria no volátil EEPROM se utiliza para almacenar configuraciones de temperatura definidas por el usuario (máxima y mínima) a través de un conjunto de interruptores en los microcontroladores 8051. Un relé está conectado al microcontrolador que se puede manejar usando el controlador de transistor. La carga se puede accionar usando este relé (aquí la carga se representa como una lámpara con fines de demostración).
Sensor de infrarrojos
Los pequeños chips fotográficos que tienen una fotocélula que se utilizan para emitir y detectar la luz infrarroja se denominan sensores IR. Los sensores de infrarrojos se utilizan generalmente para diseñar tecnología de control remoto. Sensor de infrarrojos se puede utilizar para detectar obstáculos del vehículo robótico y así controlar la dirección del vehículo robótico. Existen diferentes tipos de sensores que se pueden utilizar para detectar luces infrarrojas.
Sensor de infrarrojos
Circuito del sensor de infrarrojos
Un circuito sensor de infrarrojos simple se utiliza en nuestra vida diaria como control remoto para un televisor. Consiste en un circuito emisor de infrarrojos y circuitos receptores de infrarrojos que pueden diseñarse como se muestra en la figura.
Circuito del sensor de infrarrojos
El circuito emisor de infrarrojos que el controlador utiliza como mando a distancia se utiliza para emitir luz infrarroja. Esta luz infrarroja se envía o transmite hacia el circuito del receptor de infrarrojos que interactúa con el dispositivo como un televisor o un robot de control remoto por infrarrojos. Según los comandos recibidos, se controla el televisor o el robot.
Aplicación práctica del sensor de infrarrojos
Los sensores de infrarrojos se utilizan con frecuencia para diseñar controles remotos de TV. Es un proyecto electrónico simple basado en sensores de infrarrojos que se utiliza para controlar un vehículo robótico de forma remota utilizando el control remoto de TV general o Mando a distancia por infrarrojos . El circuito de proyecto del vehículo robótico controlado por sensor IR se muestra en la figura.
El diagrama de bloques de los vehículos robóticos controlados por infrarrojos consta de diferentes bloques, como motores y buceadores de motor conectados con los microcontroladores 8051, la batería para la fuente de alimentación, el bloque del receptor de infrarrojos y el control remoto de TV o el control remoto de infrarrojos como se muestra en la figura.
Aquí, el control remoto de TV basado en sensor IR se usa para enviar comandos al vehículo robótico de forma remota por parte del usuario. Basado en los comandos recibidos por el receptor de infrarrojos interconectado con el microcontrolador en el extremo del receptor. El microcontrolador genera señales apropiadas para impulsar los motores de manera que controlen la dirección del vehículo robótico hacia adelante o hacia atrás o hacia la izquierda o hacia la derecha.
Sensor ultrasónico
Un transductor que funciona según el principio similar al sonar o el radar y estima los atributos del objetivo mediante la interpretación se denomina sensores ultrasónicos o transceptores. Existen diferentes tipos de sensores que se clasifican en sensores ultrasónicos activos y pasivos que se pueden diferenciar en función del funcionamiento de los sensores.
Las ondas sonoras de alta frecuencia generadas por los sensores ultrasónicos activos son recibidas por el sensor ultrasónico para evaluar el eco. Por tanto, el intervalo de tiempo necesario para transmitir y recibir el eco se utiliza para determinar la distancia a un objeto. Pero, los sensores ultrasónicos pasivos solo se utilizan para detectar ruido ultrasónico que está presente en condiciones específicas.
Sensor ultrasónico con circuito
El módulo ultrasónico que se muestra en la figura anterior consta de un transmisor ultrasónico, un receptor y un circuito de control. La aplicación práctica de un sensor ultrasónico con el circuito se puede utilizar como un circuito de sensor de distancia ultrasónico como se muestra a continuación.
Siempre que se suministra alimentación al circuito, las ondas ultrasónicas se generan y transmiten desde el sensor y se reflejan desde un obstáculo o un objeto delante de él. Luego, el receptor lo recibe y el tiempo total necesario para enviar y recibir se usa para calcular la distancia entre el objeto y el sensor. El microcontrolador se utiliza para procesar y controlar operaciones completas mediante técnicas de programación. La pantalla LCD está interconectada con el circuito para mostrar la distancia (generalmente en cm).
Aplicación práctica del sensor ultrasónico
Los sensores ultrasónicos con circuitos se pueden utilizar para medir la distancia de un objeto. Este método se utiliza cuando no podemos implementar los métodos convencionales para medir áreas como inaccesibles como zonas de alta temperatura o presión, etc. El kit de circuito de proyecto de medición de distancia basado en sensores ultrasónicos se muestra en la figura.
La medición de distancia por el diagrama de bloques del circuito del proyecto del sensor ultrasónico se muestra en el siguiente diagrama de bloques. Consta de diferentes bloques, como un bloque de alimentación, una pantalla LCD, un módulo ultrasónico, un objeto cuya distancia debe medirse y el 8051 microcontroladores .
El transductor ultrasónico utilizado en este proyecto consta de un transmisor y un receptor ultrasónicos. Las ondas transmitidas desde el transmisor ultrasónico se reflejan de vuelta al receptor ultrasónico desde el objeto. El tiempo necesario para enviar y recibir estas ondas se calcula utilizando la velocidad del sonido.
Sensor tactil
Los sensores táctiles se pueden definir como interruptores que se activan con el tacto. Hay diferentes tipos de sensores táctiles que se clasifican según el tipo de toques, como interruptor táctil de capacitancia, resistencia interruptor tactil e interruptor táctil piezoeléctrico.
Sensor tactil
Circuito del sensor táctil
El circuito representa una sencilla aplicación de un sensor táctil que consta de un temporizador 555 que funciona en modo monoestable, sensor táctil o placa, LED, batería y componentes electrónicos básicos.
Circuito del sensor táctil
El circuito está conectado como se muestra en la figura anterior. Durante el estado normal, cuando la placa táctil no se toca, el LED permanece apagado. Si una vez que se toca la placa táctil, se envía una señal a los 555 temporizadores. Al detectar la señal recibida de la placa táctil, el temporizador 555 activa el LED y, por lo tanto, el LED se ilumina indicando el toque realizado en el sensor táctil o placa.
Aplicación práctica del sensor táctil
Una carga sensible al tacto está diseñada para controlar la carga. El kit de circuito de proyecto del interruptor de carga controlado por contacto se muestra en la figura.
El interruptor de carga controlado por contacto basado en el principio del sensor táctil consta de diferentes bloques, como el bloque de fuente de alimentación, 555 temporizadores , placa del sensor táctil o placa táctil, relé y carga como se muestra en el diagrama de bloques del interruptor de carga controlado por contacto.
Los temporizadores 555 utilizados en el circuito están conectados en modo monoestable, que se utiliza para activar un relé para encender una carga durante un tiempo fijo. La clavija de activación de los temporizadores 555 está conectada a la placa táctil, por lo que se pueden activar 555 temporizadores al tacto. Siempre que se activan 555 temporizadores al tacto (el voltaje se desarrolla con el contacto del cuerpo humano), proporciona un nivel lógico alto durante un intervalo de tiempo fijo. Este intervalo de tiempo fijo puede cambiarse cambiando la conexión de la constante de tiempo RC al temporizador. Por lo tanto, la salida del temporizador 555 impulsa la carga a través del relé y la carga se apaga automáticamente después de un tiempo fijo.
Del mismo modo, podemos desarrollar sistemas eléctricos y proyectos de electrónica utilizando sensores más avanzados, como un sistema automático de apertura de puertas basado en sensores PIR. Generación de electricidad basada en sensores de presión que se puede implementar colocando las placas piezoeléctricas (estos son un tipo de sensores de presión) debajo de un interruptor de velocidad en las carreteras para generar electricidad para las luces de las calles de las carreteras. Circuito detector de proximidad basado en sensor de proximidad.
Ahora, avancemos y conozcamos los tipos de sensores basados en cada dominio, como en IoT, robótica, construcción y en muchas industrias.
Sensores en IoT
IoT es la plataforma donde, en los últimos tiempos, se erige como el centro de alcance para todas las cosas relacionadas con la tecnología. La función de IoT es entregar múltiples tipos de información e inteligencia mediante la implementación de varios tipos de sensores. Estos sensores funcionan para recopilar información, funcionar con ella y compartirla a través de múltiples dispositivos conectados. Con toda la información recopilada, los sensores permiten la funcionalidad automática y hacen que la tecnología sea más inteligente. Abajo están los tipos de sensores en el IoT dominio.
Sensores de proximidad
Este es un tipo de sensor de IoT donde identifica la existencia o no existencia del objeto circundante o encuentra las propiedades del objeto. Luego, convierte la señal detectada en la forma que el usuario entiende claramente o podría ser un simple dispositivo electrónico que no entra en contacto con ellos.
Circuito del sensor de proximidad
La aplicación de los sensores de proximidad es principalmente en el ámbito minorista donde pueden conocer el movimiento y la asociación que existe entre el producto y el consumidor. Con esto, los usuarios pueden recibir notificaciones rápidas de actualizaciones de descuentos y ofertas exclusivas de productos interesantes. Y el otro dominio está en los automóviles.
Por ejemplo, cuando das marcha atrás en un coche, recibirás sonidos si se encuentra algún obstáculo, y aquí se implementa el funcionamiento del sensor de proximidad.
Hay muchos otros tipos de sensores de proximidad y esos son:
- Sensores capacitivos
- Sensores inductivos
- Sensores fotoeléctricos
Sensor químico
Estos sensores se implementan en varias industrias. El principal objetivo de estos sensores es detectar cualquier tipo de cambio en el líquido o detectar variaciones químicas del aire. Estos se implementan de manera crucial en pueblos y ciudades más grandes porque es importante buscar cambios y brindar seguridad a la población.
La implementación esencial de sensores químicos se puede ver en la observación atmosférica comercial y en la gestión de procesos, que pueden ser productos químicos desarrollados intencional o fortuitamente, exposición peligrosa o radiactiva, operaciones reutilizables en estaciones espaciales, industrias farmacéuticas y muchas otras.
Los sensores químicos más utilizados son
- Tipo de gas electroquímico
- Chemical HECHO
- Resistencia Chemi
- IR no dispersivo
- Tipo de electrodo de vidrio de pH
- Nanorod de óxido de zinc
- Tipo de cloruro fluorescente
Sensor de gas
Son casi iguales a los sensores químicos pero se implementan exclusivamente para observar modificaciones de la calidad del aire y para conocer la existencia de diferentes tipos de gases. Al igual que los sensores químicos, estos se emplean en múltiples dominios como la agricultura, la salud, la fabricación y se utilizan para la observación de la calidad del aire, el reconocimiento de gases tóxicos o inflamables, la supervisión de gases peligrosos en las industrias del carbón, las empresas de petróleo y gas, la investigación de laboratorios químicos, la ingeniería y las pinturas. , plásticos, caucho, medicinales y petroquímicos, entre otros.
Algunos de los sensores de gas más implementados son de
- Tipo de hidrógeno
- Tipo de monitoreo de ozono
- Higrómetro
- Sensor de dióxido de carbono
- Tipo gaseoso electroquímico
- Tipo de perla catalítica
- Tipo de contaminación del aire
- Tipo de detección de monóxido de carbono
- Tipo de detección de gas
Esto se trata de sensores de gas y químicos y sus tipos.
Sensores de humedad
Humedad es el término que se especifica como la cantidad de vapor que existe en el aire atmosférico o en otras sustancias gaseosas. Sensores de humedad generalmente se adhieren a la utilización de sensores de temperatura porque la mayoría de las operaciones de fabricación necesitan condiciones de funcionamiento exactas. Con la medición de la humedad, uno puede asegurarse de que todo el procedimiento transcurra con facilidad y cuando se produce una modificación abrupta, se procede con una acción inmediata ya que estos sensores identifican la variación más rápidamente.
Muchos de los dominios, como el residencial y el comercial, utilizan estos sensores de humedad para fines de calefacción, ventilación y refrigeración. Incluso estos sensores se pueden observar en muchos otros dominios, como la pintura, los hospitales, la industria farmacéutica, la meteorología, el automóvil, los invernaderos y las industrias de revestimientos.
Estos son los que se utilizan principalmente tipos de sensores en el IoT dominio.
Sensores en robótica
Los sensores tienen más importancia en la industria de la robótica, ya que permiten que el robot esté informado del entorno circundante y, por lo tanto, lo facilitan para realizar las operaciones necesarias. Sin la implementación de estos sensores, los robots pueden realizar solo algunas actividades monótonas que restringen la capacidad del robot.
Con todas estas habilidades, los robots pueden realizar muchas operaciones de alto nivel. Discutamos más claro sobre varios tipos de sensores en robótica .
Sensor de aceleración
Este tipo de sensor se emplea para calcular valores angulares y de aceleración. Un acelerómetro se utiliza principalmente para calcular la aceleración. Existen dos tipos de fuerzas que muestran el impacto en un acelerómetro y son:
Fuerza estática - Ésta es la fuerza de fricción que existe entre dos objetos cualesquiera. Con el cálculo de la fuerza gravitacional, se puede conocer el valor de inclinación del robot. Este cálculo es útil para el equilibrio robótico o para saber si el robot tiene un movimiento de conducción cuesta arriba o en un borde plano.
Fuerza dinámica - Esto se mide como la cantidad de aceleración necesaria para el movimiento de un objeto. El cálculo de la fuerza dinámica a través de un acelerómetro define la velocidad o las tasas de velocidad para lo que el robot está teniendo movimiento.
Estos sensores de acelerómetro están disponibles en múltiples configuraciones. El tipo de selección depende de los requisitos de la industria. Algunos de los parámetros que se deben verificar antes de la selección adecuada del sensor son el ancho de banda, el tipo de salida digital o analógica, el número total de ejes y la sensibilidad.
La siguiente imagen muestra el diagrama esquemático de un sensor de aceleración.
Sensor de sonido
Estos sensores suelen ser dispositivos de micrófono que se utilizan para conocer el sonido y entregar el nivel de voltaje correspondiente en función del nivel de sonido detectado. Con la implementación de un sensor de sonido, se puede fabricar un pequeño robot para navegar dependiendo del nivel del sonido recibido.
En comparación con los sensores de luz, el proceso de diseño de los sensores de sonido es algo complicado. Esto se debe a que los sensores de sonido ofrecen una diferencia de voltaje mínima y esto debe amplificarse para proporcionar una variación de voltaje medible. El circuito de conmutación del sensor de sonido se muestra a continuación:
Sensor de luz
Los sensores de luz son una especie de dispositivos transductores que se utilizan para identificar la luz y generan un cambio de voltaje que es igual a la intensidad de la luz que se encuentra bajo el sensores de luz .
Existen principalmente dos tipos de sensores en la industria de la robótica y son fotorresistores y fotovoltaicos. Incluso hay otros tipos de sensores de luz que no están muy implementados, como fototransistores y fototubos.
Resistencia de foto
Este es un tipo de resistencia que se utiliza principalmente para la detección de luz. En esto, el valor de la resistencia cambia en correspondencia con el nivel de intensidad de la luz. La luz que incide sobre el fotorresistor tiene una relación inversa al valor de resistencia del fotorresistor. En la mayoría de los casos, el fotorresistor incluso se denomina LDR, que es un resistor dependiente de la luz. El diagrama de circuito del fotorresistor se muestra a continuación:
Celdas fotovoltaicas
Las células fotovoltaicas son los dispositivos de transformación de energía que se emplean para convertir la radiación solar en una forma de energía eléctrica. Estos se utilizan principalmente en el proceso de fabricación de robots solares. Por separado, las células fotovoltaicas se tienen en cuenta como dispositivos de fuente de energía, que es la aplicación que se fusiona tanto con los condensadores como con los transistores y pueden transformar esto en un dispositivo sensor.
Sensores táctiles
Este es un tipo de sensor que indica el contacto que se encuentra entre el sensor y el objeto. Los sensores táctiles probablemente se implementen en escenarios cotidianos como en las lámparas que atenúan o mejoran el brillo al tocar su base y en los botones de elevación. Además, hay muchas aplicaciones extensas de sensores táctiles donde las personas no son exactamente conscientes. Los principales tipos de sensores táctiles son
Sensor tactil
Este es el sensor que tiene la capacidad de detectar e identificar el tacto del objeto y el sensor. Algunos de los dispositivos donde se utilizan los sensores táctiles son interruptores limitadores, microinterruptores y otros. Cuando alguno de los conectores entre en contacto con alguna de las secciones sólidas, entonces este dispositivo será más manejable y esto detiene el movimiento robótico. Además, se utiliza para fines de inspección donde tiene una sonda utilizada para la medición del tamaño del componente.
Sensor de fuerza
Esto se utiliza para medir los valores de fuerza de múltiples operaciones, como descarga y carga de máquinas, transporte de material y otras que son operadas por un robot. Este sensor también se emplea ampliamente en el enfoque de ensamblaje para analizar los problemas. Existen múltiples enfoques que se implementan en este sensor, como la detección de articulaciones, la detección de matriz táctil.
Aparte de estos, existen muchos tipos de sensores en muchas industrias. Permítanos una descripción general rápida de esos:
Tipos de sensores utilizados en la construcción
Los sensores más utilizados en la industria de la construcción son:
- Sensores de temperatura
- Sensores de detección de movimiento
- Sensores de voltaje y corriente eléctricos
- Sensores de detección de humo y fuego
- Sensores de cámara
- Sensores de gas
Tipos de sensores en la teledetección
Existen principalmente dos tipos de sensores de teledetección y son sensores activos y pasivos.
Sensores activos
Estos generan energía para escanear las cosas y las ubicaciones y luego un sensor identifica y calcula la cantidad de radiación retrodispersada o reflejada del objeto objetivo. Los ejemplos de sensores activos son RADAR y LIDAR, donde la diferencia de tiempo entre el proceso de emisión y el proceso de retorno se calcula determinando el área, la velocidad y la dirección del objeto.
Sensores pasivos
Estos sensores recogen radiación que es irradiada o reflejada por las ubicaciones u objetos circundantes. El ejemplo más importante de un sensor pasivo es la luz solar reflejada. Y los otros ejemplos son radiómetros, objetos de carga acoplada, infrarrojos y cámaras de película.
La clasificación de sensores en teledetección son
Tipos de sensores en la teledetección
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