Tipos de Señales y Transductores

A) Tipos de Señales

Señal Analógica: La magnitud observada presenta una evolución continua en el margen de funcionamiento. Es decir, entre dos valores cualquiera siempre se pueden encontrar los que se deseen.

Señal Digital: Entre dos valores no hay intermedios: se salta directamente de uno a otro. En caso de que sólo admita dos estados posibles (abierto-cerrado, marcha-paro, alto-bajo, 0-1, etc.) se llama señal binaria.

B) Sensor, Transductor, Captador

Sensor: Es el elemento que se encuentra en contacto directo con la magnitud que se va a evaluar.

Transductor: Transforma la señal que sale del sensor en otra de tipo eléctrico que se puede utilizar para medir. El transductor incluye el sensor como una parte de él.

Captador: Es un transductor en el que la señal de salida no es de tipo eléctrico. También incluye al sensor.

Transmisor: Es la circuitería que transforma la señal que sale del sensor, transductor o captador y la convierte en señal normalizada.

C) Tratamiento de la Señal

Al final, se trata de que el circuito transmisor presente una salida para el fin previsto. Dispositivo que emite una señal binaria. En el eje OX están marcadas las temperaturas y en el eje OY, la tensión de salida. Por debajo de la temperatura umbral no hay salida (salida cero) y por encima de esta temperatura la salida es de 24 V. No hay estados intermedios; la señal solamente puede asumir dos valores: se trata de la señal binaria.

Otro tipo de sensor. En este caso, el nivel del depósito es registrado por una boya (elemento que emite una señal mecánica, la altura o la posición respecto del nivel inferior del depósito), pero la boya se encuentra solidaria a una resistencia eléctrica variable (reóstato).

Byte: Si la información se transmite con ocho señales binarias.

Transductores de Posición

A) Finales de Carrera Mecánicos

Son interruptores que sirven para detectar la posición de una determinada pieza, de un móvil, etc. Según sea el elemento actuador del transductor, se dividen en:

• Final de carrera de palanca.
• Final de carrera de émbolo.
• Final de carrera de varilla.

B) Sensores de Proximidad Inductivos

No precisan del contacto físico. Utilizan un campo magnético para reaccionar frente a un objeto que se desea detectar. Se clasifican en función de los distintos materiales ante los que son capaces de reaccionar.

Émbolo: Pieza que se mueve alternativamente en el interior de otra.

Palanca: Barra rígida que se apoya, puede girar sobre un punto y sirve para transmitir una fuerza.

Varilla: Barra larga y delgada.

C) Detectores Inductivos Sensibles a Materiales Ferromagnéticos

Se hace uso de un campo magnético estático que es modificado por la presencia del material ferromagnético a detectar. Están más próximos a los finales de carrera mecánicos, pues no precisan de alimentación eléctrica.

D) Detectores Inductivos Sensibles a Materiales Metálicos

Reaccionan ante cualquier material capaz de producir pérdidas por el efecto Foucault. El componente más importante del sensor inductivo es el circuito de resonancia LC. Los sensores inductivos de proximidad permiten detectar objetos metálicos a una distancia máxima de 40 mm.

E) Sensores de Proximidad Capacitivos

Utilizan un campo eléctrico como fenómeno físico aprovechable para reaccionar frente al objeto a detectar. El electrodo sensor, en forma de disco, junto a una pantalla forman el condensador de un oscilador RC. El oscilador RC está atenuado para que no se presente vibración inicial. La aproximación de un objeto hacia los electrodos del condensador hace aumentar la capacidad, esto hace que el oscilador empiece a vibrar. La tensión de salida se convierte en una señal de conmutación.

F) Sensores Ópticos

En este caso no se ha incluido la palabra proximidad, pues los hay para distancias grandes y pequeñas, en cuyo caso sí serían sensores de proximidad ópticos. Los sensores de proximidad ópticos permiten detectar todo tipo de objetos y productos, tanto sólidos como líquidos. Se clasifican en dos grupos:

1. Sensores ópticos directos.
2. Sensores ópticos con fibras ópticas acopladas.

Las células fotoeléctricas funcionan también por infrarrojos y permiten detectar todo tipo de objetos, productos, móviles o personas: paso de vehículos, piezas de maquinarias, paso de personas, nivel de líquidos y sólidos, etc.

Los tres sistemas principales de detección en las células son: barrera, reflexión y proximidad.

Transductores de Desplazamiento

C) Medida de Pequeños Desplazamientos

Resistivo: Existen resistencias de hilo metálico o material semiconductor construidas para variar su resistencia al ser deformadas. Estas resistencias se denominan galgas extensométricas, y se adhieren sobre el soporte adecuado para medir su deformación. En el caso de medir esfuerzos indirectamente, se basan en la ley de Hooke.

Inductivos: Se utiliza un sistema formado por dos devanados planos de igual paso, uno fijo y otro móvil que se desplaza sobre el fijo.

Capacitivos: Con ellos se pueden medir distancias de algunos metros, aunque no se emplean debido a su poca exactitud.

D) Medida de Ángulos

Los transductores pueden ser: resistivos (potenciómetros), inductivos (resolver y syncro), capacitivos, discos codificados. Los más utilizados son los inductivos.

Transductores de Presión

Se pueden clasificar en tres grupos: mecánicos, electromecánicos y electrónicos.

A) Mecánicos

Son elementos de medida directa que miden la presión comparándola con un fluido de densidad y altura conocidos.

Manómetro de presión absoluta: Se usa la combinación de dos fuelles, uno como medida de la presión relativa y otro para medir la atmosférica. El movimiento resultante de la unión de los dos fuelles equivale a la presión absoluta.

Manómetro de columna de líquido: Para la medida de bajas presiones se emplea el manómetro en U con un líquido, agua o mercurio normalmente, aunque entre los más usados está el tetrabromoetano. Industrialmente se utiliza el manómetro en U modificado o de columna, y esta columna es indicada para precisiones muy exactas.

Otros tipos de manómetros: El tubo Bourdon, el diafragma, el fuelle.

B) Electromecánicos

Los más empleados son: transmisores eléctricos de equilibrio de fuerzas, resistivos, magnéticos, capacitivos, extensométricos y piezoeléctricos.