Sensor para niños

Un sensor es un dispositivo que puede detectar cambios en su entorno y transformar esa información en una señal que otros aparatos, como una computadora, puedan entender. Imagina que es como los sentidos de una máquina: puede "ver" la luz, "sentir" la temperatura o "escuchar" la presión.

En la industria, un sensor es un objeto que cambia una de sus propiedades cuando detecta una magnitud física o química, como la luz, la temperatura, la distancia, la presión o la humedad. Luego, con la ayuda de un transductor, convierte esa información en una señal eléctrica, como un cambio de voltaje o de corriente.

La diferencia principal entre un sensor y un transductor es que el sensor siempre está en contacto con lo que mide. Por ejemplo, un termómetro de mercurio es un sensor porque el mercurio se dilata o se encoge directamente con la temperatura. Un sensor también puede verse como un aparato que convierte un tipo de energía en otro.

Los sensores se usan en muchos lugares, como en los coches, los robots, los aviones, la medicina y las fábricas.

Los sensores más sencillos, como los potenciómetros (que miden la posición) o las resistencias que detectan fuerza, todavía se usan mucho. También hay sensores que miden propiedades químicas y físicas, como los que detectan la luz para saber cómo se dobla la luz en un material, o los que miden la vibración para saber qué tan espeso es un líquido.

La sensibilidad de un sensor nos dice cuánto cambia su señal de salida cuando la magnitud que mide cambia. Por ejemplo, si el mercurio de un termómetro se mueve 1 centímetro cuando la temperatura sube 1 grado Celsius, su sensibilidad es de 1 cm/°C. Los sensores están diseñados para no afectar mucho lo que miden. Hacerlos más pequeños suele ayudar a que sean más precisos.

Gracias a los avances tecnológicos, ahora se pueden fabricar sensores muy pequeños, llamados microsensores, usando una tecnología llamada MEMS. Estos microsensores son mucho más rápidos y sensibles que los grandes. Además, cada vez son más importantes los sensores desechables, que son baratos y fáciles de usar para mediciones rápidas o de una sola vez.

Los sensores se pueden conectar a una computadora para guardar los datos que recogen o para usarlos en programas.

¿Qué características técnicas tienen los sensores?

Un Sensor de efecto Hall

Los sensores tienen varias características importantes que nos dicen cómo funcionan:

• Rango de medida: Es el límite de valores que el sensor puede medir. Por ejemplo, un termómetro puede medir entre -10°C y 50°C.
• Precisión: Indica qué tan cerca está la medida del valor real. Es el error máximo que se espera.
• Desviación de cero (Offset): Es el valor que da el sensor cuando no está midiendo nada (o cuando la entrada es cero).
• Linealidad: Se refiere a si la relación entre lo que mide el sensor y su señal de salida es una línea recta.
• Sensibilidad: Ya lo vimos, es cuánto cambia la salida por cada cambio en la entrada.
• Resolución: Es el cambio más pequeño en la magnitud que el sensor puede detectar. Por ejemplo, si un sensor de distancia puede detectar cambios de 0.01 mm, esa es su resolución.
• Rapidez de respuesta: Es el tiempo que tarda el sensor en reaccionar a un cambio en lo que mide.
• Derivas: Son otros factores que pueden afectar la medida del sensor, como la temperatura ambiente, la humedad o el paso del tiempo.
• Repetitividad: Es qué tan consistente es el sensor al repetir la misma medida varias veces.

Un sensor es un tipo de transductor que convierte la magnitud que queremos medir en otra que sea más fácil de leer. Algunos sensores muestran la medida directamente (como un termómetro de mercurio), y otros necesitan estar conectados a un indicador o a una computadora para que podamos ver los valores.

A menudo, la señal que sale de un sensor no se puede leer directamente, así que se usa un circuito especial para adaptarla. Este circuito puede incluir amplificadores o filtros electrónicos que preparan la señal para el resto de los aparatos.

¿Cuál es la diferencia entre resolución y precisión?

La resolución de un sensor es el cambio más pequeño que puede detectar en lo que mide. La precisión es el error máximo que se espera en la medida.

Es posible que un sensor tenga una resolución muy alta (detecte cambios muy pequeños), pero una precisión no tan buena (el error total de la medida sea mayor). Por ejemplo, un sensor de distancia podría detectar cambios de 0.01 mm (su resolución), pero su medida podría tener un error de hasta 1 mm (su precisión). Esto significa que puedes ver cambios muy pequeños, pero no puedes estar seguro de que la medida sea exacta hasta el último milímetro.

¿Cómo se clasifican los errores de medición en los sensores?

Un sensor de infrarrojos

Un buen sensor debe cumplir estas reglas:

• Ser sensible solo a la propiedad que mide.
• No ser afectado por otras propiedades del ambiente.
• No influir en lo que está midiendo.

La mayoría de los sensores tienen una relación lineal entre lo que miden y su señal de salida. Esto significa que si la magnitud medida aumenta el doble, la señal de salida también aumenta el doble. La sensibilidad es la pendiente de esta relación.

Para que la señal analógica de un sensor pueda ser usada por un equipo digital (como una computadora), necesita ser convertida a una señal digital usando un conversor analógico-digital.

¿Qué desviaciones pueden tener los sensores?

Como los sensores no son perfectos, pueden tener algunas desviaciones que afectan su exactitud:

• Límites de rango: La señal de salida de un sensor siempre tiene un mínimo y un máximo. Si lo que mide excede esos límites, el sensor no podrá dar una lectura correcta.
• Error de sensibilidad: La sensibilidad real del sensor puede ser diferente a la que se especifica.
• Error de offset (o sesgo): La señal de salida puede ser diferente del valor correcto por una cantidad constante.
• No linealidad: La relación entre la entrada y la salida del sensor no es una línea recta perfecta.
• Error dinámico: Ocurre cuando la propiedad medida cambia muy rápido. El sensor puede tardar en seguir esos cambios.
• Deriva: La señal de salida del sensor cambia lentamente con el tiempo, sin que cambie lo que mide. Esto puede deberse al envejecimiento del sensor.
• Ruido: Son variaciones aleatorias en la señal que cambian con el tiempo.
• Error de histéresis: La salida del sensor puede ser diferente dependiendo de si el valor medido se alcanzó subiendo o bajando.
• Error de cuantificación digital: Si el sensor tiene una salida digital, la medida es una aproximación, lo que introduce un pequeño error.
• Errores de muestreo: Si la señal se mide digitalmente, la frecuencia con la que se toman las muestras puede causar errores.
• Sensibilidad a otras propiedades: El sensor puede ser afectado por cosas que no está midiendo, como la temperatura ambiente.

Todos estos errores pueden ser sistemáticos (predecibles y corregibles) o aleatorios (impredecibles). Los errores sistemáticos a veces se pueden corregir calibrando el sensor. El ruido, que es un error aleatorio, se puede reducir usando filtros electrónicos.

Tipos de sensores comunes

Aquí tienes algunos ejemplos de sensores electrónicos y lo que miden:

Algunas magnitudes se pueden calcular midiendo otras. Por ejemplo, la velocidad de un objeto se puede saber si medimos su aceleración y luego hacemos un cálculo. La masa de un objeto se puede conocer midiendo la fuerza de gravedad que actúa sobre él.

Galería de imágenes

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  Sensor de efusividad térmica típicamente utilizado en la caracterización de materiales

Véase también

En inglés: Sensor Facts for Kids

• Detector de calor
• Efector
• Insteon
• Sensor infrarrojo pasivo
• Teleasistencia
• X10
• Analizador de gases de escape