Contenido

• - Rango de medida: dominio") en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.

• - Precisión: es el error de medida máximo esperado.

• - Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset. (down).

• - Linealidad o correlación lineal.

• - Sensibilidad "Sensibilidad (electrónica)") de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada.

• - Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.

• - Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.

• - Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.

• - Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

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.

• - Por ejemplo, la resolución de distancia es la distancia mínima que puede ser medida con precisión por cualquier dispositivos de medición de distancia. En una cámara de tiempo de vuelo, la resolución de distancia suele ser igual a la desviación estándar (ruido total) de la señal expresada en unidad de longitud.

• - El sensor puede ser hasta cierto punto sensible a propiedades distintas de la propiedad que se está midiendo. Por ejemplo, la mayoría de los sensores se ven influidos por la temperatura de su entorno.

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:.

• - es sensible a la propiedad medida.

• - es insensible a cualquier otra propiedad que pueda encontrarse en su aplicación, y.

• - no influye en la propiedad medida.

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:.

• - Puesto que el rango de la señal de salida está siempre limitado, la señal de salida alcanzará finalmente un mínimo o un máximo cuando la propiedad medida exceda los límites. El rango fondo de escala") define los valores máximo y mínimo de la propiedad medida.

• - La sensibilidad "Sensibilidad (electrónica)") puede diferir en la práctica del valor especificado. Esto se denomina error de sensibilidad. Se trata de un error en la pendiente de una función de transferencia lineal.

• - Si la señal de salida difiere del valor correcto por una constante, el sensor tiene un error de offset o sesgo. Esto es un error en la intersección y") de una función de transferencia lineal.

• - No linealidad es la desviación de la función de transferencia de un sensor de una función de transferencia de línea recta. Normalmente, esto se define por la cantidad que la salida difiere del comportamiento ideal sobre el rango completo del sensor, a menudo anotado como un porcentaje del rango completo.

• - La desviación causada por cambios rápidos de la propiedad medida en el tiempo es un error dinámico "Dinámica (física)"). A menudo, este comportamiento se describe con un diagrama de bode que muestra el error de sensibilidad y el desplazamiento de fase como una función de la frecuencia de una señal de entrada periódica.

• - Si la señal de salida cambia lentamente independientemente de la propiedad medida, esto se define como deriva&action=edit&redlink=1 "Deriva (telecomunicaciones) (aún no redactado)"). La deriva a largo plazo durante meses o años está causada por cambios físicos en el sensor.

• - El ruido es una desviación aleatoria de la señal que varía con el tiempo.

• - Un error de histéresis hace que el valor de salida varíe en función de los valores de entrada anteriores. Si la salida de un sensor es diferente dependiendo de si un valor de entrada específico fue alcanzado aumentando o disminuyendo la entrada, entonces el sensor tiene un error de histéresis.

• - Si el sensor tiene una salida digital, la salida es esencialmente una aproximación de la propiedad medida. Este error también se llama error de cuantificación digital.

• - Si la señal se monitoriza digitalmente, la frecuencia de muestreo puede causar un error dinámico, o si la variable de entrada o el ruido añadido cambia periódicamente a una frecuencia cercana a un múltiplo de la frecuencia de muestreo, pueden producirse errores de aliasing.

• - El sensor puede ser hasta cierto punto sensible a propiedades distintas de la propiedad que se está midiendo. Por ejemplo, la mayoría de los sensores están influenciados por la temperatura de su entorno.

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.

• - Detector de calor.

• - Efector.

• - Insteon.

• - Sensor infrarrojo pasivo.

• - Teleasistencia.

• - X10.

• - Analizador de gases de escape.

• - M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.

• - C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X.

• - Blaauw, F.J., Schenk, H.M., Jeronimus, B.F., van der Krieke, L., de Jonge, P., Aiello, M., Emerencia, A.C. (2016). Let’s get Physiqual – An intuitive and generic method to combine sensor technology with ecological momentary assessments. Journal of Biomedical Informatics, vol. 63, page 141–149.

• - Sensor de temperatura usando el puerto paralelo.

• - Sensores – Conceptos generales. Detallado artículo sobre una gran variedad de sensores.

• - Tipo de sensores. Conceptos sobre elementos y usos.

• - Sensores H2S. Comparación: sensores electroquímicos y estado sólido.

• - Sensores para domótica e inmótica.

• - Sensor de inundación.

• - Sensores piezoeléctricos en la música.

Contenido

• - Rango de medida: dominio") en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.

• - Precisión: es el error de medida máximo esperado.

• - Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset. (down).

• - Linealidad o correlación lineal.

• - Sensibilidad "Sensibilidad (electrónica)") de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada.

• - Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.

• - Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.

• - Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.

• - Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

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.

• - Por ejemplo, la resolución de distancia es la distancia mínima que puede ser medida con precisión por cualquier dispositivos de medición de distancia. En una cámara de tiempo de vuelo, la resolución de distancia suele ser igual a la desviación estándar (ruido total) de la señal expresada en unidad de longitud.

• - El sensor puede ser hasta cierto punto sensible a propiedades distintas de la propiedad que se está midiendo. Por ejemplo, la mayoría de los sensores se ven influidos por la temperatura de su entorno.

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:.

• - es sensible a la propiedad medida.

• - es insensible a cualquier otra propiedad que pueda encontrarse en su aplicación, y.

• - no influye en la propiedad medida.

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:.

• - Puesto que el rango de la señal de salida está siempre limitado, la señal de salida alcanzará finalmente un mínimo o un máximo cuando la propiedad medida exceda los límites. El rango fondo de escala") define los valores máximo y mínimo de la propiedad medida.

• - La sensibilidad "Sensibilidad (electrónica)") puede diferir en la práctica del valor especificado. Esto se denomina error de sensibilidad. Se trata de un error en la pendiente de una función de transferencia lineal.

• - Si la señal de salida difiere del valor correcto por una constante, el sensor tiene un error de offset o sesgo. Esto es un error en la intersección y") de una función de transferencia lineal.

• - No linealidad es la desviación de la función de transferencia de un sensor de una función de transferencia de línea recta. Normalmente, esto se define por la cantidad que la salida difiere del comportamiento ideal sobre el rango completo del sensor, a menudo anotado como un porcentaje del rango completo.

• - La desviación causada por cambios rápidos de la propiedad medida en el tiempo es un error dinámico "Dinámica (física)"). A menudo, este comportamiento se describe con un diagrama de bode que muestra el error de sensibilidad y el desplazamiento de fase como una función de la frecuencia de una señal de entrada periódica.

• - Si la señal de salida cambia lentamente independientemente de la propiedad medida, esto se define como deriva&action=edit&redlink=1 "Deriva (telecomunicaciones) (aún no redactado)"). La deriva a largo plazo durante meses o años está causada por cambios físicos en el sensor.

• - El ruido es una desviación aleatoria de la señal que varía con el tiempo.

• - Un error de histéresis hace que el valor de salida varíe en función de los valores de entrada anteriores. Si la salida de un sensor es diferente dependiendo de si un valor de entrada específico fue alcanzado aumentando o disminuyendo la entrada, entonces el sensor tiene un error de histéresis.

• - Si el sensor tiene una salida digital, la salida es esencialmente una aproximación de la propiedad medida. Este error también se llama error de cuantificación digital.

• - Si la señal se monitoriza digitalmente, la frecuencia de muestreo puede causar un error dinámico, o si la variable de entrada o el ruido añadido cambia periódicamente a una frecuencia cercana a un múltiplo de la frecuencia de muestreo, pueden producirse errores de aliasing.

• - El sensor puede ser hasta cierto punto sensible a propiedades distintas de la propiedad que se está midiendo. Por ejemplo, la mayoría de los sensores están influenciados por la temperatura de su entorno.

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.

• - Detector de calor.

• - Efector.

• - Insteon.

• - Sensor infrarrojo pasivo.

• - Teleasistencia.

• - X10.

• - Analizador de gases de escape.

• - M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.

• - C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. ISBN 1-58883-056-X.

• - Blaauw, F.J., Schenk, H.M., Jeronimus, B.F., van der Krieke, L., de Jonge, P., Aiello, M., Emerencia, A.C. (2016). Let’s get Physiqual – An intuitive and generic method to combine sensor technology with ecological momentary assessments. Journal of Biomedical Informatics, vol. 63, page 141–149.

• - Sensor de temperatura usando el puerto paralelo.

• - Sensores – Conceptos generales. Detallado artículo sobre una gran variedad de sensores.

• - Tipo de sensores. Conceptos sobre elementos y usos.

• - Sensores H2S. Comparación: sensores electroquímicos y estado sólido.

• - Sensores para domótica e inmótica.

• - Sensor de inundación.

• - Sensores piezoeléctricos en la música.