Sensor

De Viquipèdia

Un sensor és un element que mesura un canvi físic o químic i ho converteix en una senyal que pot ser llegida per un observador o instrument. La gran característica que tenen els sensors, és que són sensibles a determinats estímuls que, en captar-los i eventualment valorar-los, es transmeten com a senyal a un altre dispositiu o sistema, que els utilitza com a informació, bé per a efectuar algun control, algun accionament, etc, bé per elaborar alguna taula, algun gràfic,etc. Els sensors són utilitzats en objectes quotidians com els botons d'ascensors sensibles al tacte, les pantalles d'ordinador i en alguns llums que podem agumentar o atenuar una llum. Hi ha inombrables aplicacions on hi ha sensors (vehicles, màquinaria industrial, indústria areoespacial, la medicina, la robòtica... Per exemple, en l'entorn industrial podem trobar diverses denominacions dels sensors segons la seva utilitat: sensors de pressió, sensors de força, detectors d'Infraroig, cel·les de càrrega, captadors de vibracions, sondes de temperatura, detectors de proximitat ...

Una de les diferències que existeixen entre el transductor i un sensor, és bàsicament, que el sensor sempre està en contacte amb la variable que s'ha de mesurar o bé controlar.

L'energia és transformada en:

• Tensió elèctrica
• Variació de les característiques elèctriques de l'element sensor (resistència, capacitància, inductància...)

Un sensor es diferencia d'un transductor en què el sensor simplement és un dispositiu que experimenta un canvi en resposta a un canvi a la variable de mesura. Un transductor utilitza el canvi esmentat per a transformar-ho en una senyal de sortida elèctrica. És un dispositiu que aprofita una de les seves propietats amb la finalitat d'adaptar el senyal que cal mesurar perquè la pugui interpretar un altre dispositiu. També podem dir que és un dispositiu que converteix una forma d'energia en una altra.

Taula de continguts 1 Resolució, precisió i sensibilitat 2 Característiques tècniques d'un sensor 3 Errors de mesura i desviacions del sensor 4 Tipus de sensors

[edita] Resolució, precisió i sensibilitat

La resolució d'un sensor és el canvi més petit en la magnitud d'entrada que s'aprecia en la magnitud de sortida. Tanmateix, la precisió és el màxim error esperat en la mesura. La resolució pot ser de més petit valor que la precisió. Per exemple, si al mesurar una distància la resolució és de 0,01 mm, però la precisió és d'1 mm, llavors poden apreciar-se variacions en la distància mesurada de 0,01 mm, però no es pot assegurar que hi hagi un error de mesura menor a 1 mm. En la majoria dels casos aquest excés de resolució comporta un excés innecessari en el cost del sistema; per tant haurem de dimensionar correctament el sensor que necesitem. Un sensor mal dimensionat ens pot ocasionar (a part d'un augment en el preu), un mal funcionament. Tanmateix, la precisió no és possible d'un valor inferior a la resolució, perquè no pot assegurar-se que l'error en la mesura sigui més petit a la mínima variació en la magnitud d'entrada que pot observar-se a en la magnitud de sortida. La sensibilitat d'un sensor indica quan canvia la sortida del sensor en canviar la quantitat de mesura a l'entrada. Per exemple, si el mercuri d'un termòmetre es mou 1cm quan els canvis de temperatura són d'1ºC, la sensibilitat és d'1cm/ºC. Els sensors que mesurin els canvis petits han de tenir la sensibilitat molt alta.

Entre el transductor i el microprocessador hi ha la interfísie que s'encarrega d'adequar aquest senyal elèctric. Aquestes interfísies poden ser dissenyades de forma més o menys intel.ligent. Quan més intel.ligents siguin, menor tasca processadora haurà de fer el microprocessador

[edita] Característiques tècniques d'un sensor

• Rang de mesura: domini de la magnitud mesurada en que es pot aplicare el sensor.
• Precisió: és l'error de mesura màxim esperta.
• Offset o desviació de zero: valor de la variable de sortida quan la variable d'entrada es nul·la. Si el rang de mesura no arriba a valors nuls de la variable d'entrada, habitualment s'estableix un altre punt de referència per a definir l'offset.
• Lineabilitat o correlació lineal.
• Sensibilitat d'un sensor: relació entre la variació de la magnitud de sortida i la variació de la magnitud d'entrada.
• Resolució: mínima variació de la magnitud d'entrada que pot apreciarse a la sortida.
• Rapidesa de resposta: pot ser un temps fixe o dependre de quant variï la magnitud a mesurar. Depen de la capacidat del sistema per a seguir les variacions de la magnitud d'entrada.
• Repetitivitat: error esperat al repetir diverses vegades una mateixa mesura.

Generalment, la senyal de sortida d'aquests sensors no es apta per la seva lectura directa i a vegades tampoc per el seu processat, pel que utilitzem un circuit d'acondicionament; com per exemple el pont de Wheatstone, amplificadors i filtres electrònics que adapten la senyal a nivells apropiats per la resta del circuit.

[edita] Errors de mesura i desviacions del sensor

Els sensors ideals obeeixen:

• Són sensibles a la propietat de mesura
• Són insensibles a qualsevol altre propietat
• No influeix a la propietat de mesura
• Són lineals (quocient entre la senyal de sortida i la propietat de mesura, ha de ser constant)

Els sensors no ideals tenen diverses desviacions:

• La sensibilitat en la pràctica pot ser diferent del valor especificat. Això s'anomena un error de sensibilitat, però el sensor segueix sent lineal.
• Atès que el rang de la senyal de sortida és sempre limitada, la senyal de sortida arribarà a assolir un mínim o un màxim quan la propietat de mesura arribi als seus límits.
• Si la senyal de sortida no és zero quan la propietat de mesura és zero, és que el sensor té una desviació o biaix.
• Si la sensibilitat no és constant en el rang del sensor, significa que no és lineal.
• Si la desviació és causada per un canvi ràpid de la propietat de mesura, hi ha un error dinàmic.
• El sensor pot ser en certa mesura sensible a altres propietats de la propietat que es mesura. Per exemple, la majoria de sensorses veuen influïts per la temperatura del medi.

[edita] Tipus de sensors

En la taula següent s'indiquen alguns dels tipus i exemples de sensors elecrònics existents.

Magnitud	Transductor	Característica
Posició lineal o angular	Potenciòmetre	Analògica
	Encoder	Digital
Desplaçament i deformació	Transformador diferencial de variació lineal	Analògica
	Galga extensiomètrica	Analògica
	Magnetoestrictius	A/D
	Magnetorresistius	Analògica
	LVDT	Analògica
Velocitat lineal i angular	Dinamo tacomètrica	Analògica
	Encoder	Digital
	Detector inductiu	Digital
	Servo-inclinòmetres	A/D
	RVDT	Analògica
	Giròscop
Acceleració	Acceleròmetre	Analògic
	Servo-acceleròmetres
Força i parell (deformació)	Galga extensiomètrica	Analògic
	Triaxials	A/D
Pressió	Membranas	Analògica
	Manòmetres Digitals	Digital
Cabal	Turbina	Analògica
	Magnètic	Analògica
Temperatura	RTD	Analógica
	Termistor NTC	Analògica
	Termistor PTC	Analògica
	Bimetall	I/0
Sensors de presència	Inductius	I/0
	Capacitius	I/0
	Òptics	I/0 i Analògica
Sensors tàctils	Matriu de contactes	I/0
	Pell artificial	Analògica
Visió artificial	Càmares de vídeo	Processament digital
	Càmares CCD o CMOS	Processament digital
Sensor de proximitat	Sensor final de carrera
	Sensor capacitiu
	Sensor inductiu
	Sensor fotoelèctric
Sensor acústic (presió sonora)	micròfon
Sensors de acidesa	IsFET
Sensor de llum	fotodiode
	Fotorresistència
	Fototransistor
	Cèl·lula fotoelèctrica
Sensors captura de movimient	Sensors inercials

Algunes magnituds poden calcular-se mitjançant la medició i càlcul de les altres, per exemple, l'acceleració d'un mòbil pot calcular-se a partit de la integració numèrica de la seva velocitat. La massa d'un objecte es pot conèixer mitjançant la força gravitatòria que s'exerseix sobre ell en comparació amb la força gravitatòria exercida sobre un objecte de massa desconeguda (patró).

Altres sensors:

• Sensors de nivell.
• Sensors d'humitat.
• Sensors Biològics.

Aquest article és un esborrany sobre electromagnetisme. Podeu ajudar-nos ampliant-lo a partir de fonts fiables.