TRANSDUCTORES. Clasificación. Tipos etc

TRANSDUCTORES

El transductor, es un dispositivo que proporciona una salida útil o adaptable en respuesta a una magnitud física, traduciéndola a una magnitud más operativa para el sistema que se vaya a utilizar. En otras palabras convierte el valor de una magnitud física a  otro valor de magnitud de una señal normalmente eléctrica.

La base es sencilla, se puede obtener la misma información de cualquier secuencia similar de oscilaciones, ya sean ondas sonoras (aire vibrando), vibraciones mecánicas de un sólido, corrientes y voltajes alternos en circuitos eléctricos, vibraciones de ondas electromagnéticas radiadas en el espacio en forma de ondas de radio o las marcas permanentes grabadas en un disco o una cinta magnética.

Partes del transductor:

 Si hablamos de los transductores que proporcionan o convierten a una señal eléctrica, la magnitud física que han recibido, consta de las siguientes partes:

• Sensor, en contacto con la magnitud física.
• Mecanismos auxiliares.
• Captador, que proporciona una señal eléctrica.
• Preamplificador o acondicionador de la señal.

Propiedades del transductor:

• Rango de medida: es la diferencia del valor máximo y valor mínimo respecto a los valores que se desea o necesita medir.
• Resolución: es la mínima variación que puede ser captada por el sensor, de dos valores de magnitud física consecutivos.
• Exactitud: se determina exactitud cuando el valor real y el valor medio se encuentran muy próximo. Cuando el valor de la medición tiene una exactitud lo mas alta posible esta se obtiene sin ningún tipo de error, es decir teniendo un promedio de error aproximado al 0.
• Precisión: es la capacidad que tiene un transductor de obtener el mismo resultado de diferentes mediciones que se le realicen a la misma magnitud.
• Sensibilidad: relación entre la salida de la señal eléctrica y la magnitud física que se procederá a medir.
• Calibración: es el procedimiento mediante el cual se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida.
• Velocidad de respuesta: El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.

Clasificación de los transductores:

Dependiendo de la forma de la señal convertida por el transductor este se puede clasificar por:

• Transductor analógico: proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide.
• Transductor digital: producen una señal en conjuntos de bits en forma de una serie de pulsaciones, estas señales digitales constituyen el valor de la variable medida. Estos transductores son más compatibles con las computadoras digitales, lo cual es una ventaja que tienes con respectos a los analógicos.

Reciprocidad de los transductores directos:

Para convertir de un tipo de energía a otro tipo de anergia, es realizada con un transductor, pero este también se puede utilizar para trabajar de forma inversa, colocando al transductor a trabajar de esta manera.

Si se coloca de ejemplo la transformación de energía sonora en energía eléctrica o de manera inversa:[pic 1]

Los micrófonos y altavoces son aquellos transductores que trabajan de forma inversa, siendo transductores electroacústicas. Un micrófono es un transductor electroacústico que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje). Un altavoz también es un transductor electroacústico, pero sigue el camino contrario, transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras.

Tipos de transductores:

Existen distintos tipos de transductores dependiendo de la disciplina técnica que estos desempeñen, sensores (de presión, de fuerza de temperatura), detectores, galgas, captadores, sondas, etc. Según la propiedad física que estos toman como entrada, se clasificaran:

1.-Transductores de posición y aproximación: los de posición determinan el lugar que ubica de un objeto en relación a un punto de referencia. Los transductores de proximidad son una particularidad de los transductores de posición y determinan en qué momento un objeto se mueve en determinada distancia.

• Finales de carrea mecánico: interruptores que detectan la posición de un objeto o de una pieza móvil. Cuando hace el recorrido completo o llega al final de su recorrido, actúa sobre una palanca, embolo o varilla, modificando la posición de unos contacto.
• Detector de proximidad: dispositivo que reacciona a la posición que ocupa un objeto sin tener ningún tipo de contacto. Estos se clasifican en:

• Inductivos: se utilizan para detectar la presencia de piezas metálicas en un rango de distancia que va de 1mm a 30 mm, hasta 75 mm. Para ello utilizan un campo magnético para detectar al objeto que se desea, las corrientes de inducción provocan un cambio en la amplitud del campo magnético, donde el campo magnético genera una señal eléctrica, la cual indica la presencia de un objeto metálico.
• Capacitivos: detectan objetos metálicos o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la superficie sensible del detector. Este utiliza o se emplea mediante un campo eléctrico para poder detectar dicho objeto, al aproximarse éste provoca el que aumente la capacidad del condensador constituido por sus terminales.  Cuando hablamos de objetos no metálicos, se utiliza para detectar vidrio, cerámica, plástico, madera aceite, agua, sustancia en polvos o en granos  cartón, papel, gomas, etc.
• Ópticos: este es otro tipo de dispositivo para detectar la posición de los objetos, en distancias grandes y pequeñas. Se les denomina detectores ópticos o fotoeléctricos. Utiliza un haz luminoso modulado que puede ser interrumpido o reflejado por un objeto, con el uso de diodos LED. Consiste en un emisor que genera la luz y un receptor que detecta dicha luz captando el paso de cualquier objeto o podría ser también una persona.

2.-Transductores de desplazamiento o movimiento: este transductor se utiliza para medir longitudes, desplazamientos y ángulos. En otras palabras mide la magnitud que se mueve o desplaza un objeto.

• Grandes distancias: estos transductores se emplean mediante la implementación de radares que detectan la presencia y distancia que se encuentra el objeto por medio de ondas electromagnéticas, que mediante su propagación es perturbada por los objetos que obstruyen su paso, teniendo un alcance de varios kilómetros.
• Distancias cortas: se utiliza para distancias limitadas a pocos metros, Se usa un potenciómetro acoplado a un eje roscado, el giro del eje fija la posición del elemento móvil, cuya posición se desea conocer. 
• Pequeños desplazamientos: estos se clasifican de la siguiente manera:

• Resistivos: mediante bandas extensiometricas modifican  su resistencia al ser deformadas, los cambios en las resistencias se pueden realizar por medio del movimiento del contacto móvil de un reóstato, por aplicación de esfuerzo mecánico, por cambio de temperatura, entre otras. También es empleado el potenciómetro, que convierten un cambio en la magnitud a medir en un cambio en la relación de tención (divisor de tención), utilizándose para medir desplazamientos lineales como angulares.
• Inductivos: Se emplean bobinas planas de paso idéntico, pueden medir desplazamientos lineales y angulares.
• Capacitivos: Se basan en la variación en la capacidad de un condensador al modificar la distancia entre las placas. Tienen un alcance de hasta algún metro, son poco exactos, pueden medir ángulos.
• Medidores de ángulos: determina la ubicación del eje de un motor, siendo este su huso usual. Estos se clasifican en resistivo, inductivo y capacitivo. Aunque los más empleados son los encoders, que son discos con perforaciones codificadas que permiten digitalizar la posición angular que se desea conocer.

3.-Transductores d velocidad: se puede implementar dos tipos de sistemas para determinar la velocidad de cierto elemento, los cuales son tacómetros (se encargan de medir la velocidad angular. Estos miden la frecuencia de impulsos de cualquier tipo de señal) y dispositivos basados en impulsos y sistemas ópticos.

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