ELEMENTOS TRANSDUCTORES Y CAPTADORES DE UN SISTEMA DE CONTROL Un captador o sensor es en sentido estricto un elemento que detecta una determinada magnitud física y la convierte en variación de otra magnitud física. Un transductor es aquel que detecta y convierte una magnitud física en una señal que pueda ser interpretada por el sistema de control (generalmente eléctrica). En la práctica y cuando estos elementos se encuentran en un circuito de control el transductor es el elemento que detecta la señal de entrada, mando o referencia y la convierte en una magnitud física que el sistema sea capaz de interpretar, mientras que el captador o sensor es el elemento que recibe la señal de salida o controlada, la convierte y reintroduce en el sistema como señal realimentada. 1.- DE POSICIÓN Nos proporcionan información sobre la presencia de un objeto. Se pueden clasificar en: - Finales de carrera: son interruptores eléctricos que cambian su posición al entrar en contacto físicamente con el objeto móvil cuya posición se desea detectar. - Detectores de proximidad inductivos: constan de una bobina eléctrica que crea un campo magnético cuyo valor de inducción (L) se modifica con la proximidad de objetos metálicos. - Detectores de proximidad capacitivos: presentan la ventaja frente al anterior de ser capaces de detectar también la proximidad de objetos no metálicos. Al aproximarse el objeto varía la constante del dieléctrico entre las armaduras del condensador y por tanto varía la capacidad del mismo. - Detectores de proximidad ópticos: permiten detectar todo tipo de objetos, tanto sólidos como líquidos. Se basan en la reflexión o intercepción de un haz de luz luminoso que normalmente es infrarrojo para evitar luces parásitas. 2.- DE DESPLAZAMIENTO Nos proporcionan información sobre la posición relativa de un objeto. - - Radar: se basa en la emisión de radiaciones electromagnéticas y la captación de los ecos que producen. La distancia del objeto que refleja la radiación queda determinada por el tiempo transcurrido entre la emisión y recepción. Este sistema nos permite detectar desplazamientos (y velocidades tomando posiciones a intervalos de tiempo conocidos) a grandes distancias. Detectores de pequeñas distancias: generalmente mediante potenciómetros (resistencias variables) lineales o angulares. También los hay inductivos para desplazamientos angulares llamados encoder (semejantes a un alternador trifásico) y ópticos (regla o disco codificado según se quiera medir desplazamiento lineal o angular). 3.- DE VELOCIDAD Permiten medir la velocidad lineal o angular de un objeto. Aunque hay muchos tipos de transductores de velocidad los más utilizados son: - Tacómetro de corriente alterna o tacogenerador: el movimiento de un rotor con un imán permanente induce en las bobinas del estator una tensión que depende de la velocidad de giro del rotor. - Tacómetro de corriente continua o dinamo tacométrica: su principio de funcionamiento es muy similar al de una dinamo (inverso a un motor de cc): la tensión recogida en la bobina del rotor es directamente proporcional a la velocidad de giro del rotor. - Tacómetros de frecuencia o medidores de impulsos: utilizando detectores de proximidad y midiendo la frecuencia de la señal que envían los detectores. 4.- DE TEMPERATURA Permiten detectar la temperatura ambiental o de un objeto más o menos cercano. Los más utilizados son: - Termorresistencias: basados en la variación lineal de la resistencia eléctrica de un hilo metálico con la temperatura. El material más empleado es el platino. Las termorresistencias junto con los termopares son los dos detectores de temperatura más empleados en la industria. - Termistores: se basan en la variación no lineal de la resistencia eléctrica de ciertos materiales semiconductores con la temperatura. Los termistores NTC disminuyen su resistencia al aumentar la temperatura. Los termistores PTC aumentan su resistencia con la temperatura. Ambos suelen emplearse en aplicaciones electrónicas, para la protección de circuitos y sobrecalentamiento de piezas mecánicas, motores eléctricos,..... - Termopares: consisten en la unión de dos metales distintos que generan una diferencia de potencial entre los extremos opuestos a aquel en el que se aplica una fuente de calor. La relación entre la fuerza electromotriz generada y el calor es lineal. Suelen emplearse como detectores de incendios, en sondas utilizadas en aplicaciones médicas o como medidores en la industria, tanto a elevadas temperaturas como en procesos criogénicos (de la industria de alimentación, acero,.....). - Pirómetros de radiación: se utilizan para medir elevadas temperaturas y están basados en la radiación que todo cuerpo caliente emite (proporcional a la cuarta potencia de su temperatura). Se emplean en el control de temperaturas de centrales térmicas, altos hornos, hornos de la industria cerámica, del cemento y petroquímica (producción de plásticos). 5.- DE PRESIÓN Se pueden clasificar en: - Mecánicos: se basan en el desplazamiento o deformación de ciertos elementos con la presión. Ejemplos de estos captadores serían un manómetro, el tubo Bourdon, un diafragma o un fuelle. - Electromecánicos: convierten el desplazamiento o deformación de los anteriores en una señal eléctrica, utilizando para ello potenciómetros, condensadores o bobinas ya estudiados o bien galgas extensiométricas (hilos conductores o semiconductores que varían su resistencia eléctrica al variar su forma por acción de la presión). - Piezoeléctricos: están basados en las propiedades de ciertos materiales (como el cuarzo) que generan una tensión eléctrica en sus caras proporcional a la presión aplicada entre las mismas. 6.- DE ILUMINACIÓN Detectan la luminosidad ambiental pero también son muy empleados como detectores de presencia o proximidad ópticos (barreras o células fotoeléctricas). - - Fotorresistencias o LDR: son materiales semiconductores que varían de manera no lineal su resistencia con la luz. Son detectores poco precisos que no obstante se suelen utilizar, por ejemplo, en la automatización del alumbrado público. Fotodiodos y fototransistores: también fabricados con materiales semiconductores, son sensores que permiten el paso o no de la corriente eléctrica según la luminosidad que reciban. Estos suelen emplearse en las barreras fotoeléctricas (puertas de supermercados, ascensores,........)