Sensores

Los sensores leen un parámetro físico y generan una señal eléctrica proporcional para posteriormente enviar la información adquirida a la unidad de control mediante señales analogicas o digitales. Algunos sensores utilizan protocolos de comunicación como: UART, SPI, I2C, CAN, LIN, ModBUS ó OneWire.

Existen varios tipos de sensores según su aplicación:

Ambientales: se consideran aquellos que hacen mediciones a parámetros que se presentan en el ambiente, dentro de los cuales están:

De temperatura sumergible: son aquellos están sellados con recubrimiento metálico y pegamento para protegerlos de los cortocircuitos lo cual los hacen a prueba de agua y humedad. Un ejemplo es el DS18B20 el cual te permite sumergirlo en fluidos o hasta en el suelo.

De temperatura atmosférica: por lo regular utiliza un termistor que disminuye su resistencia al aumentar la temperatura. Un ejemplo de este tipo de sensor es el DHT11 y el DHT22

Humedad atmosférica: En el caso del DHT11 y el DHT22 estos utilizan un componente de medición humedad resistivo.

Humedad de suelo: este sensor retorna un valor resistivo, existe el FC-28 el cual tiene un C.I. comparador que compara el valor resistivo medido con el valor de un potenciómetro, si el valor medido es mayor al del potenciómetro el comparador tendrá una señal de salida en alto o 5V.

Velocidad de viento: conocido como anemómetro, esta tiene una salida analogica y en este caso tiene un rango de salida de 0.4V hasta 2V con velocidades de 0.5m/s a 50m/s.

Presión barométrica: es utilizado para medir la altitud con aplicaciones de uso como dispositivos móviles, drones o robots, aplicaciones climáticas, etc. Suele utilizar el protocolo de comunicación I2C para el envío de datos.

PH: existen con salida analogica y digital (UART), puede ser utilizado para la hidroponía, la industria cervecera, el cuidado de la salud, entre otros.

Conductividad Eléctrica: tiene aplicaciones en el monitoreo de calidad de agua, acuacultura, soluciones de fertilizantes, etc. uno de los más sencillos para utilizar es el sensor de conductividad Eléctrica de DFRobot el cual tiene como salida analogica.

Gases: este tipo tiene salida analogica, dentro de los tipos desensores de gases están el MQ-2 (LP, LPG), MQ-3 (Alcohol), MQ-4 (Metano, gas natural), MQ-5 (Gas natural flamable), MQ-6 (Propano, iso-butano), MG-811 (CO2), O2, entre otros.

Inerciales: son aquellos utilizados para capturar y analizar movimiento

Acelerómetro: utilizado para medir aceleración lineal, vibración, inclinación, etc. El sensado lo hace en los ejes X, Y y Z.

Giroscopios: es útil para calcular la orientación, rotación y velocidad angular.

Magnetómetros: mide campos magnéticos tenues con una interfaz digital para aplicaciones de compás digital o magnetometría.

Existen tarjetas que incluyen estos tres tipos de sensores los cuales se llaman IMU (Unidad de medición inercial. Algunos IMU incluyen además de los tres tipos anteriormente descritos sensores de presión barométrica, los IMU se utilizan comúnmente en drones, medición de vibración, control de robots, etc.

Biomédicos: son utilizados para mediciones biológicas como pulso cardiaco, temperatura corporal, frecuencia cardiaca (ECG electrocardiograma), movimiento muscular (Electromiografo, EMG)

Distancia y presencia:

Medición de distancias:

Ultrasónico: con un microcontrolador o tarjeta de desarrollo manda una señal al sensor para que emita un sonido y se empieza un conteo para medir el tiempo que tarda en recibir el eco. El más común es el HS-SR04 el cual detecta de 2 a 500 cm y su detección no es afectado por la luz solar o materiales negros pero se dificulta la detección de objetos con materiales como tela.

Infrarrojo: en el caso del GP2Y0A21YK0F, este hace la detección con un detector de posición sensible, un diodo emisor infrarrojo y un circuito procesador de señal. La detección de este sensor es de 20 a 80 cm pero existen algunos con alcance hasta de 550 cm.

Detección de la presencia de objetos

PIR (Passive Infra-Red): Detecta la energía infrarroja que emite o rebotada por objetos, por lo regular se presentan en una tarjeta electrónica y en cuestion de 1 a 2 segundos esta listo para detectar movimiento. Tiene salida digital en caso de querer conectar a un microcontrolador, tarjeta de desarrollo o hasta una tarjeta de relevadores. Detectan hasta 5 metros y un ángulo de hasta 120°.

Infrarrojo:

De contacto: utilizado para detectar materiales metálicos

Inductivo: con switch de detección NPN o PNP es utilizado para detectar materiales metálicas con una distancia de detección de 4mm.

Entre las aplicaciones están: robot sigue lineas, detector de cruce, detector de movimiento, detector de obstáculos o medidor de distancia para robots o automatización, etc.

Luz y Radiación: son aquellos sensores que hacen sus lecturas interactuando con la luz. Algunos sensoresque se encuentran en esta categoría son:

LDR: cuya resistencia disminuye entre más presencia de luz exista.

De color: uno es el TCS3200, este tiene un arreglo de 8x8 de foto-diodos para un filtro claro y un arreglo igual para cada uno de los siguiente colores: Rojo, Verde, Azul. Aplicaciones: lectura de tira reactiva, clasificación por color, detección de color, igualación de color etc.

Infrarrojo Reflectivo: tiene un LED emisor infrarrojo y un fototransistor, el LED emite una haz de luz infrarroja que se reflejar sobre una superficie, esta es detectada por el fototransistor. Algunos modelos conocidos son el QRE1113, CNY70 y el QRD1114, por lo general estossensores tienen un rango de detección de hasta 10 mm y su aplicación común es de sigue-lineas y detección de objetos.

De iluminación: son dispositivos de medición de intensidad luminosa capaz de medir luz visible o infrarroja, sus salida es digital por protocolo I2C.

Fuerza:

Celdas de carga: son ideales para medir variaciones en un superficie o medir el peso de un elemento.

Presión: detecta una fuerza aplicada en la membrana, al detectar una flexión cambia su resistencia interna y basta con poner un divisor de tensión, por lo cual tiene salida digital. Por ejemplo el MF01, tiene un sensibilidad de 30 a 1000g.

Desplazamiento Resistivo: conocido también como SoftPot, este presenta 3 pines, los dos en sus extremos son tienen una resistencia nominal de 10k y según donde se presione la tira varía la resistencia de salida en el pin central.

Para utilizar: Conecta un pin extremo a tierra con una resistencia de 10k en serie, conecta el otro pin extremo a VCC (3v, 5v, etc) con un resistencia de 10 k en serie y finalmente el pin central conectalo al pin analogico de la tarjeta de desarrollo (Arduino, Chipkit, Freedom, etc) o microcontrolador (MicroChip, ATMEL) que gustes.

Fluidos: Son los sensores que tienen interacción con líquidos, por lo general agua. Algunos son:

Sensor de nivel de líquidos: existe el sensor eTape de 12 pulgadas el cual varía su salida resistiva según el nivel del líquido. Las capas del sensor eTape son comprimidas por la presión hidrostática de los fluidos en el que está sumergido. La salida resistiva es inversamente proporcional a la altura del líquido: si el nivel del líquido es bajo, la resistencia es más alta, nivel más alto, la resistencia es menor.

Flujo de agua: algunos como el YF-S201 consisten de una pequeña turbina que tiene un pequeño y un sensor de efecto hall encapsulados en un plástico el cual tiene dos roscas, una para la entrada del agua y otra para la salida. El flujo de del agua hará girar la turbina y el sensor de efecto hall detectará el campo magnético del pequeño imán con salida digital para conector a una entrada digital de una tarjeta de desarrollo (Arduino, Chipkit, Freedom, etc) o un microcontrolador (MicroChip, ATMEL).