Transductores

Transductores

DEFINICIÓN

Es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida.

El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa). Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen cierta cantidad de energía por lo que la señal medida resulta atenuada.

De manera general podemos decir que es un elemento o dispositivo que tiene la misión de traducir o adaptar un tipo de energía en otro más adecuado para el sistema, es decir convierte una magnitud física, no interpretable por el sistema, en otra variable interpretable por dicho sistema. El transductor transforma la señal que entrega el sensor en otra normalmente de tipo eléctrico. El transductor suele incluir al sensor.

TIPOS DE TRANSDUCTORES

a. Posición, proximidad o presencia

- Finales de carrera mecánicos (Posición)

- Detectores de proximidad:

1. Inductivos:

- sensibles a materiales ferromagnéticos:

- De contacto auxiliar

- De bobina

- sensibles a materiales metálicos.

2. Capacitivos

3. Ópticos:

- Directos.

- Con fibras ópticas acopladas

b. Desplazamiento o movimiento

1. Medida de grandes distancias

2. Medida de distancias cortas

3. Pequeños desplazamientos

- Resistivos

- Inductivos

- Capacitivos4

4. Medidores de ángulos

- Resistivos

- Inductivos

- Capacitivos

- Encoders o digitales: incrementales y absolutos

c. Velocidad

- Tacómetros:

- Mecánicos

- Eléctricos: Tacodinamos y Tacoalternadores

- Ópticos

d. Presión / Fuerza

1. Mecánicos

2. Electromecánicos

- Piezoeléctricos

- Resistivos

- Galgas extensiométricas

- Capacitivos

- Resistivos

3. Vacio

e. Temperatura

- Termoresistencias

- Termistores: NTC y PTC

- Termopares

- Pirómetros de radiación

f. Luz

- Fotoresistencias o LDR

- Fotodiodos

- Fototransistores

Los transductores pueden ser:

Activos: generan por sí mismos una señal eléctrica.

Pasivos: no generan por sí mismos una señal eléctrica.

CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSDUCTORES

TRANSDUCTORES DE POSICIÓN, PRESENCIA O PROXIMIDAD

Finales de carrera mecánicos

Son interruptores que sirven para determinar la posición de un objeto o de una pieza móvil: Cuando el objeto o la pieza alcanza el extremo de su carrera, actúan sobre una palanca, émbolo o varilla, produciendo el cambio de unos pequeños contactos. Los finales de carrera tienen dos partes diferenciadas: la cabeza y el cuerpo. La cabeza es el dispositivo captador y el cuerpo es el bloque que contiene los contactos eléctricos o una válvula neumática/hidráulica.

Detectores de proximidad

Se denominan así a cualquier dispositivo eléctrico, electromecánico o electrónico que reaccione de forma aprovechable ante un objeto situado en un entorno definido del mismo. El entorno de reacción define el campo de sensibilidad. Para que la reacción se produzca, sólo se precisa la proximidad física entre el objeto y el detector sin que haya ningún tipo de contacto mecánico entre ellos. En función del sistema detector se clasifican en:

1. Detectores de proximidad inductivos

Son todos los dispositivos detectores de proximidad que utilizan un campo magnético (estacionario o variable) como fenómeno físico aprovechable para reaccionar frente al objeto que se quiere detectar. En función de los distintos tipos de materiales ante los que son capaces de reacciona. Se emplean, por ejemplo, para el posicionamiento de un objeto como un robot o piezas metálicas en una cadena de montaje. Se clasifican en:

 Detectores inductivos sensibles a materiales ferromagnéticos

Sólo reaccionan ante la presencia de materiales ferromagnéticos. Utilizan un campo magnético estático (producido por el propio detector) que se modifica por la presencia del material ferromagnético. Están más próximos a los finales de carrera pues no precisan alimentación eléctrica. Se utilizan cuando se requieren muchas actuaciones o cuando las condiciones ambientales como polvo, humedad, etc, pueden dificultar el funcionamiento de contactos mecánicos. Tienen el inconveniente de no poderse utilizar en lugares donde se prevea que pueden aparecer campos magnéticos o la existencia de materiales o virutas de tipo ferromagnético. Son económicos y sencillos de construir. Se pueden clasificar:

• De contacto laminar

Constan de dos imanes permanentes y un relé laminar normalmente abierto entre los imanes gracias al equilibrio de campo magnético sobre él. Al introducir en el campo magnético un objeto ferromagnético, el campo se desequilibra y el contacto del relé se cierra.

• De bobina

Utilizan la variación de un campo magnético estático (como el caso anterior) para inducir en una bobina (situada en la posición que ocupaba el contacto laminar) un impulso de tensión. No se pueden utilizar donde existan virutas de tipo ferromagnético. Son sencillos, fáciles de aplicar y no necesitan al igual que los anteriores de tensión auxiliar.

 Detectores inductivos sensibles a materiales metálicos

Reaccionan ante cualquier material capaz de provocar pérdidas por corrientes de Foucault. Utilizan un campo magnético variable cuya dispersión en el espacio define el campo de sensibilidad del dispositivo. Cualquier material que puede absorber energía de dicho campo provocará un cambio de los parámetros eléctricos del sensor que se utilice (generalmente una bobina o un circuito oscilante LC) Se pueden montar total o parcialmente empotrados. Existen versiones para cc y ca.

2. Detectores de proximidad capacitivos

Son detectores que utilizan un campo eléctrico (generalmente variable) como fenómeno físico aprovechable para reaccionar frente al objeto que se quiere detectar.

Constan de un oscilador RC. La aproximación de un objeto a los electrodos del condensador hace que la capacidad C aumente y varíe la amplitud de la oscilación. Si el nivel de dicha amplitud decrece por debajo de un determinado valor se produce una señal de conmutación que es débilmente amplificada para actuar sobre elementos exteriores.

Se emplean para detectar líquidos conductores y no conductores, objetos metálicos, sustancias en polvo o en grano (harina, trigo, grava, etc.), detectores de envases vacíos de tetrabrik. No deben ser utilizados con productos adhesivos y el producto debe tener una densidad suficiente como para perturbar el oscilador del detector.

3. Detectores de proximidad ópticos

Los hay para distancias grandes y pequeñas, por eso a veces sólo se les denomina detectores ópticos. También se les suele llamar fotocélulas. Utilizan medios ópticos y electrónicos para detectar objetos. Para ello utilizan un luz roja (visible) o infrarroja (invisible). Como fuente de luz se utilizan diodos o transistores emisores de luz.

Los detectores de luz roja se ajustan mejor que los de luz infrarroja. La luz infrarroja es menos susceptible a las interferencias producidas por la luz ambiental. Estos detectores constan de un emisor y un receptor. La detección se realiza por reflexión, al devolver el objeto la luz recibida, o por barrera.

Pueden detectar cualquier tipo de objetos o productos: sólidos o líquidos. Los tipos de montaje son: barrera, réflex y reflexión directa

Se pueden clasificar en:

 Directos: el receptor y el emisor están en el mismo cuerpo (réflex y reflexión directa).

 Con fibras ópticas acopladas: receptor y emisor no están en el mismo cuerpo (barrera).

En ambos casos la luz es modulada por infrarrojos y por tanto insensible a luces parásitas. La distancia de detección en el caso de los de reflexión puede variar según el calor y el grado de brillo de producto.

Pueden reemplazar a los capacitivos e inductivos cuando se deseen distancias de detección mayores.

Para distancias grandes se utilizan las llamadas células fotoeléctricas o fotocélulas, que también funcionan por infrarrojos y permiten detectar todo tipo de objetos, productos móviles o personas: paso de vehículos, paquetes, cajas, botellas, piezas de maquinarias, nivel de líquidos y sólidos, paso o movimiento de personas, etc. Las fotocélulas pueden ser:

I. Barrera: la célula está compuesta por dos módulos (emisor y receptor) colocadas uno frente a otro para detectar el paso del objeto o persona. La distancia máxima a detectar es de 200m.

II. Reflexión: La célula lleva el receptor y emisor montados en el mismo bloque y detecta el paso de cualquier objeto situado entre ella y el receptor. La distancia máxima alcanzada es de 10 m.

III. Proximidad: La célula lleva el transmisor y receptor en el mismo módulo y percibe

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