Buenos días amigos!, en el día de hoy veremos la segunda parte del post acerca de los sensores y transductores; de como escogerlos adecuadamente con base en sus características y demás elementos necesarios que hay que tener en cuenta.
Terminología del funcionamiento parte #02
- Error por histériesis: Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtiene mediante el incremento o una reducción continuos. Es decir, si el incremento o decremento de un señal es de forma continua, la salida sera distinta conservando la salida aun cuando la señal de entrada se haya quitado. A este efecto se le conoce como histéresis. El error producido por la histéresis se puede apreciar en la siguiente figura, (Figura 1).
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| Figura 1 |
- Error por no linealidad: Para los transductor, por lo general la relación entrada y salida es lineal, es decir, la gráfica de la salida respecto a la entrada produce una linea recta. Sin embargo la relación en la vida real de estos parámetros en los transductores es lejos de ser una linea recta; por ello, al suponer la existencia de esta linealidad se produce errores. Este error se define como la desviación máxima respecto a la linea recta correspondiente. Para expresar numéricamente el error por no linealidad se utilizan varios métodos., Las diferencias ocurren al determinar la relación de la linea recta que especifica el error. Uno de estos métodos consiste en unir a través de una recta los puntos de la salida con los puntos extremos del rango, (Figura 2); otro es determinar la recta con el método de los mínimos cuadrados, a fin de determinar que recta se adapta mejor considerando que todos lo valores tienen la misma probabilidad de error, (Figura 3); otro más es con el método de mínimos cuadrados para determinar el mejor ajuste que también pase por el punto cero, (Figura 4). Este último es muy utilizado para los algoritmos de aprendizaje automático o learning machine; rama proveniente de la inteligencia artificial y la estadística. En general este error se expresa como un porcentaje de salida a rango total. Por ejemplo un transductor para medir presión tendría un error por no linealidad de más o menos de 1/2% de rango total.
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| Figura 2: Método 1, valores extremos del rango |
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| Figura 3: Método 2, la mejor linea recta que incluya todos los valores |
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| Figura 4: Método 3, la mejor linea recta que pase por el punto cero |
- Repetibilidad/Reproducibilidad: Los términos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida después de aplicar varias veces el mismo valor de entrada. Cuando ya no se logra obtener la misma salida después de aplicar el valor de entrada, el error se expresa como un porcentaje de salida a rango total.
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| Figura 5: Repetibilidad con respecto al rango total, el valor máximo menos el valor mínimo obtenido y esto lo multiplicamos por 100 . |
- Estabilidad: la estabilidad de un transductor es su capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una entrada constate en un periodo. Para describir el cambio en la salida que ocurre en ese tiempo, se utiliza el termino "deriva". Esta se puede expresar como un porcentaje de rango de salida total. El termino "deriva del cero" se refiere a los cambios que se producen en la salida cuando la entrada es cero.
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| Figura 5: Estabilidad térmica de un sensor |
- Banda/tiempo muerto: la banda muerta o espacio muerto de un transductor es el rango de valores de entrada durante los cuales no hay salida. Por ejemplo, en la fricción de rodamiento de un medidor de flujo con rotor significaría que no se produce salida hasta que la entrada alcanza cierto umbral de velocidad. El tiempo muerto es el lapso que transcurre desde la aplicación de una entrada hasta que la salida empieza a responder y a cambiar.
- Resolución: Cuando la entrada varía continuamente en todo el rango, las señales de salida de algunos sensores pueden cambiar a pequeños intervalos. Un ejemplo es potenciómetro con devanado de alambre: la salida aumenta escalonada conforme el deslizador del potenciómetro pasa de una vuelta de el devanado a otro. La resolución se puede definir con el cambio mínimo del valor de la entrada que es capaz de generar un cambio observable en la salida. Por ejemplo, la resolución de un potenciómetro con un devanado de alambre podría ser de 0.5°, o tal vez un porcentaje de la desviación a escala total. Para aquellos sensores que trabajan con salida digital, como por ejemplo aquellos basados en comparadores y amplificadores operacionales (sensor de humedad, lumínico etc.), el cambio mínimo de la señal de salida sería de un bit. Por lo tanto un sensor que produzca un string de datos de N bits, es decir, un total de 2 elevado a la N bits, la resolución se puede expresar como 1/2 elevado a la N.
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| Figura 6: Resolución entre bloques de lectura de un sensor visual |
- Impedancia de salida: en algunos casos cuando la salida del sensor lo vinculamos a un circuito electrónico, es necesario conocer la impedancia de salida que este posee, dado que ésta se va a conectar en serie o en paralelo con el circuito. Esta impedancia tendería a modificar el circuito electrónico y por tal motivo nos distorsionaría la lectura real de la señal. Este tema lo podremos ejemplificar prácticamente en un post posterior.
Para ver la primera parte a través del siguiente link: Teoría de sensores y transductores Parte #01
Fuentes:
- Mecatronica,Sistemas de control electrónico en ingeniería mecánica y eléctrica., W. Bolton. Segunda edición. Alfaomega.
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