Contenido

Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un visualizador) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.

Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.

Resolución y precisión

La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida.

La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión.

La resolución del sensor o resolución de medida es el cambio más pequeño que se puede detectar en la cantidad que se está midiendo. La resolución de un sensor con salida digital suele ser la resolución numérica de la salida digital. La resolución está relacionada con la precisión con la que se realiza la medición, pero no son lo mismo. La precisión de un sensor puede ser considerablemente peor que su resolución.

Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida.

Un buen sensor obedece las siguientes reglas:.

La mayoría de los sensores tienen una función de transferencia lineal. La sensibilidad "Sensibilidad (electrónica)") se define entonces como la relación entre la señal de salida y la propiedad medida. Por ejemplo, si un sensor mide la temperatura y tiene una salida de tensión, la sensibilidad es constante con las unidades [V/K]. La sensibilidad es la pendiente de la función de transferencia. La conversión de la salida eléctrica del sensor (por ejemplo, V) a las unidades de medida (por ejemplo, K) requiere dividir la salida eléctrica por la pendiente (o multiplicar por su recíproco). Además, con frecuencia hay que sumar o restar un desplazamiento. Por ejemplo, debe añadirse -40 a la salida si la salida de 0 V corresponde a una entrada de -40 C.

Para que una señal analógica de un sensor pueda procesarse o utilizarse en un equipo digital, es necesario convertirla en una señal digital, utilizando un conversor analógico-digital.

Desviaciones del sensor

Dado que los sensores no pueden replicar una función de transferencia ideal, pueden producirse varios tipos de desviaciones que limitan la exactitud del sensor:.

Todas estas desviaciones pueden clasificarse como errores sistemáticos o errores aleatorios. En ocasiones, los errores sistemáticos pueden compensarse mediante algún tipo de estrategia de calibración. El ruido es un error aleatorio que puede reducirse mediante procesado de señal, como el filtrado, normalmente a expensas del comportamiento dinámico del sensor.

En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.

Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de otras, por ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de la integración numérica de su aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de.

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Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un visualizador) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.

Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.

Resolución y precisión

La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida.

La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión.

La resolución del sensor o resolución de medida es el cambio más pequeño que se puede detectar en la cantidad que se está midiendo. La resolución de un sensor con salida digital suele ser la resolución numérica de la salida digital. La resolución está relacionada con la precisión con la que se realiza la medición, pero no son lo mismo. La precisión de un sensor puede ser considerablemente peor que su resolución.

Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida.

Un buen sensor obedece las siguientes reglas:.

La mayoría de los sensores tienen una función de transferencia lineal. La sensibilidad "Sensibilidad (electrónica)") se define entonces como la relación entre la señal de salida y la propiedad medida. Por ejemplo, si un sensor mide la temperatura y tiene una salida de tensión, la sensibilidad es constante con las unidades [V/K]. La sensibilidad es la pendiente de la función de transferencia. La conversión de la salida eléctrica del sensor (por ejemplo, V) a las unidades de medida (por ejemplo, K) requiere dividir la salida eléctrica por la pendiente (o multiplicar por su recíproco). Además, con frecuencia hay que sumar o restar un desplazamiento. Por ejemplo, debe añadirse -40 a la salida si la salida de 0 V corresponde a una entrada de -40 C.

Para que una señal analógica de un sensor pueda procesarse o utilizarse en un equipo digital, es necesario convertirla en una señal digital, utilizando un conversor analógico-digital.

Desviaciones del sensor

Dado que los sensores no pueden replicar una función de transferencia ideal, pueden producirse varios tipos de desviaciones que limitan la exactitud del sensor:.

Todas estas desviaciones pueden clasificarse como errores sistemáticos o errores aleatorios. En ocasiones, los errores sistemáticos pueden compensarse mediante algún tipo de estrategia de calibración. El ruido es un error aleatorio que puede reducirse mediante procesado de señal, como el filtrado, normalmente a expensas del comportamiento dinámico del sensor.

En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.

Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de otras, por ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de la integración numérica de su aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de.