# Sensores Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad o un sensor capacitivo), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Los sensores se pueden clasificar en función de los datos de salida en: * Digitales * Analógicos Y dentro de los sensores digitales, estos nos pueden dar una señal digital simple con dos estados como una salida de contacto libre de tensión o una salida en bus digital. Un ejemplo de sensor analógico sería el ACS714, es un sensor de efecto hall que mide las corrientes eléctricas que pasan a través del chip y devuelve un valor en voltaje proporcional a la corriente que circula por el sensor:  Un sensor se diferencia de un [transductor](https://es.wikipedia.org/wiki/Transductor "Transductor") en que el sensor está siempre en contacto con la magnitud que la condiciona o variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el [termómetro](https://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro "Termómetro") de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores:[1](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor#cite_note-SISCODE-1)? Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a la toma de valores desde el sensor,una base de datos, etc. ## Características de los sensores * **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. * **Linealidad o correlación lineal**. * **Sensibilidad 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](https://es.wikipedia.org/wiki/Transductor "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](https://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_anal%C3%B3gica "Señal analógica") a [digital](https://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_digital "Señal digital"), un [computador](https://es.wikipedia.org/wiki/Computadora "Computadora") y un [visualizador](https://es.wikipedia.org/wiki/Visualizador "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](https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstone "Puente de Wheatstone"), [amplificadores](https://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador "Amplificador") y [filtros electrónicos](https://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nico "Filtro electrónico") 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](https://es.wikipedia.org/wiki/Distribuci%C3%B3n_normal "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. 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. ## Tipos de sensores | Magnitud | Transductor | Característica | | -------- | ----------- | -------------- | | Posición lineal y angular | [Potenciómetro](https://es.wikipedia.org/wiki/Potenci%C3%B3metro "Potenciómetro") | Analógica | | [Encoder](https://es.wikipedia.org/wiki/Encoder "Encoder") | Digital | | | [Sensor Hall](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_efecto_Hall "Sensor de efecto Hall") | Digital | | | Desplazamiento y deformación | [Galga extensiométrica](https://es.wikipedia.org/wiki/Galga_extensiom%C3%A9trica "Galga extensiométrica") | Analógica | | [Magnetoestrictivos](https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetoestrictivos&action=edit&redlink=1 "Magnetoestrictivos (aún no redactado)") | A/D | | | [Magnetorresistivos](https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetorresistivos&action=edit&redlink=1 "Magnetorresistivos (aún no redactado)") | Analógica | | | [LVDT](https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador_diferencial_de_variaci%C3%B3n_lineal "Transformador diferencial de variación lineal") | Analógica | | | Velocidad lineal y angular | Dinamo tacométrica | Analógica | | [Encoder](https://es.wikipedia.org/wiki/Codificador_rotatorio "Codificador rotatorio") | Digital | | | [Detector inductivo](https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Detector_inductivo&action=edit&redlink=1 "Detector inductivo (aún no redactado)") | Digital | | | [Servo-inclinómetros](https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Servo-inclin%C3%B3metros&action=edit&redlink=1 "Servo-inclinómetros (aún no redactado)") | A/D | | | [RVDT](https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=RVDT&action=edit&redlink=1 "RVDT (aún no redactado)") | Analógica | | | [Giróscopo](https://es.wikipedia.org/wiki/Gir%C3%B3scopo "Giróscopo") | | | | Aceleración | [Acelerómetro](https://es.wikipedia.org/wiki/Aceler%C3%B3metro "Acelerómetro") | Analógico | | [Servo-accelerómetros](https://es.wikipedia.org/wiki/Servo-acceler%C3%B3metro "Servo-accelerómetro") | | | | Fuerza y par (deformación) | [Galga extensiométrica](https://es.wikipedia.org/wiki/Galga_extensiom%C3%A9trica "Galga extensiométrica") | Analógico | | [Sensor de fuerza](https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza "Fuerza") | Analógico | | | Sensor de par | Analógico | | | Multicomponente | Analógico | | | Presión | Membranas | Analógica | | [Piezoeléctricos](https://es.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricidad "Piezoelectricidad") | Analógica | | | [Manómetros Digitales](https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Man%C3%B3metros_Digitales&action=edit&redlink=1 "Manómetros Digitales (aún no redactado)") | Digital | | | [Caudal](https://es.wikipedia.org/wiki/Caudal%C3%ADmetro "Caudalímetro") | [Turbina](https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina "Turbina") | Analógica | | Magnético | Analógica | | | [Temperatura](https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura "Temperatura") | [Termopar](https://es.wikipedia.org/wiki/Termopar "Termopar") | Analógica | | [RTD](https://es.wikipedia.org/wiki/RTD "RTD") | Analógica | | | [Termistor](https://es.wikipedia.org/wiki/Termistor "Termistor") NTC | Analógica | | | Termistor PTC | Analógica | | | Bimetal - [Termostato](https://es.wikipedia.org/wiki/Termostato "Termostato") | I/0 | | | Sensores de presencia | Inductivos | I/0 | | Capacitivos | I/0 | | | Ópticos | I/0 y Analógica | | | Sensores táctiles | Matriz de contactos | I/0 | | [Piel artificial](https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_electr%C3%B3nico_epid%C3%A9rmico "Sistema electrónico epidérmico") | Analógica | | | Visión artificial | Cámaras de video | Procesamiento digital | | Cámaras [CCD](https://es.wikipedia.org/wiki/Charge-coupled_device "Charge-coupled device") o [CMOS](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_CMOS "Sensor CMOS") | Procesamiento digital | | | [Sensor de proximidad](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad "Sensor de proximidad") | [Sensor final de carrera](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_final_de_carrera "Sensor final de carrera") | | | [Sensor capacitivo](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_capacitivo "Sensor capacitivo") | Analógica | | | [Sensor inductivo](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_inductivo "Sensor inductivo") | Analógica | | | [Sensor fotoeléctrico](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_fotoel%C3%A9ctrico "Sensor fotoeléctrico") | Analógica | | | Sensor acústico ([presión sonora](https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_sonora "Presión sonora")) | [micrófono](https://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3fono "Micrófono") | Analógica | | Sensores de [acidez](https://es.wikipedia.org/wiki/Acidez "Acidez") | [ISFET](https://es.wikipedia.org/wiki/ISFET "ISFET") | | | [Sensor de luz](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_fotoel%C3%A9ctrico "Sensor fotoeléctrico") | [fotodiodo](https://es.wikipedia.org/wiki/Fotodiodo "Fotodiodo") | Analógica | | [Fotorresistencia](https://es.wikipedia.org/wiki/Fotorresistencia "Fotorresistencia") | Analógica | | | [Fototransistor](https://es.wikipedia.org/wiki/Fototransistor "Fototransistor") | Analógica | | | [Célula fotoeléctrica](https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_fotoel%C3%A9ctrica "Célula fotoeléctrica") | Analógica | | | Sensores captura de movimiento | Sensores inerciales | | 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](https://es.wikipedia.org/wiki/Integraci%C3%B3n_num%C3%A9rica "Integración numérica") de su aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la [fuerza gravitatoria](https://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad "Gravedad") que se ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de masa conocida (patrón). # Actuadores y Periféricos **Un actuador** es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre elemento externo. Este recibe la orden de un regulador, controlador o en nuestro caso un Arduino y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula. Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos [mecatrónicos](https://es.wikipedia.org/wiki/Mecatr%C3%B3nica "Mecatrónica"). Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento. ### Ejemplos de actuadores: * Electrónicos * Hidráulicos * Neumáticos * Eléctricos * Motores * Bombas Los actuadores van conectados a las salidas de Arduino.  Un **Periférico** es la denominación genérica para designar al aparato o dispositivo auxiliar e independiente conectado a la unidad central de procesamiento o en este caso a Arduino. Se consideran periféricos a las unidades o dispositivos de hardware a través de los cuales Arduino se comunica con el exterior, y también a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal. ## Ejemplos de periféricos: * Pantallas LCD * Teclados * Memorias externas * Cámaras * Micrófonos * Impresoras * Pantalla táctil * Displays numéricos * Zumbadores * Indicadores luminosos, etc…  ## Partes de un actuador 1. Sistema de "llave de seguridad": Este método de llave de seguridad para la retención de las tapas del actuador, usa una cinta cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Esto elimina la concentración de esfuerzos causados por cargas centradas en los tornillos de las tapas y helicoils. Las llaves de seguridad incrementan de gran forma la fuerza del ensamblado del actuador y proveen un cierre de seguridad contra desacoplamientos peligrosos. 2. Piñón con ranura: Esta ranura en la parte superior del piñón provee una transmisión autocentrante, directa para indicadores de posición e interruptores de posición, eliminando el uso de bridas de acoplamiento. (Bajo la norma Namur). 3. Cojinetes de empalme: Estos cojinetes de empalme barrenados y enroscados sirven para simplificar el acoplamiento de accesorios a montar en la parte superior. (Bajo normas ISO 5211 Y VDI). 4. Pase de aire grande: Los conductos internos para el pasaje de aire extra grandes permiten una operación rápida y evita el bloqueo de los mismos. 5. Muñoneras: Una muñonera de nuevo diseño y de máxima duración, permanentemente lubricada, resistente a la corrosión y de fácil reemplazo, extiende la vida del actuador en las aplicaciones más severas. 6. Construcción: Se debe proveer fuerza máxima contra abolladuras, choques y fatiga. Su piñón y cremallera debe ser de gran calibre, debe ser labrado con maquinaria de alta precisión, y elimina el juego para poder obtener posiciones precisas. 7. Ceramigard: Superficie fuerte, resistente a la corrosión, parecida a cerámica. Protege todas las partes del actuador contra desgaste y corrosión. 8. Revestimiento: Un revestimiento doble, para proveer extra protección contra ambientes agresivos. 9. Acople: Acople o desacople de módulos de reposición por resorte, o de seguridad en caso de falla de presión de aire. 10. Tornillos de ajuste de carrera: Provee ajustes para la rotación del piñón en ambas direcciones de viaje; lo que es esencial para toda válvula de cuarto de vuelta. 11. Muñoneras radiales y de carga del piñón: Muñoneras reemplazables que protegen contra cargas verticales. Muñoneras radiales soportan toda carga radial. 12. Sellos del piñón - superior e inferior: Los sellos del piñón están posicionados para minimizar todo hueco posible, para proteger contra la corrosión. 13. Resortes indestructibles de seguridad en caso de falla: Estos resortes son diseñados y fabricados para nunca fallar y posteriormente son protegidos contra la corrosión. Los resortes son clasificados y asignados de forma particular para compensar la pérdida de memoria a la cual está sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de falla en el suministro de aire. Los actuadores más usuales son: * *Cilindros neumáticos e [hidráulicos](https://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_hidr%C3%A1ulico "Cilindro hidráulico")*. Realizan movimientos lineales. * *[Motores](https://es.wikipedia.org/wiki/Motor "Motor") (actuadores de giro) neumáticos e hidráulicos*. Realizan [movimientos de giro](https://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular "Movimiento circular") por medio de [energía hidráulica](https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_hidr%C3%A1ulica "Energía hidráulica") o neumática. * *[Válvulas](https://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula "Válvula")*. Las hay de mando directo, motorizadas, electroneumáticas, etc. Se emplean para regular el [caudal](https://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido) "Caudal (fluido)") de [gases](https://es.wikipedia.org/wiki/Gas "Gas") y [líquidos](https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido "Líquido"). * *[Resistencias](https://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_(componente) "Resistencia (componente)") calefactoras*. Se emplean para calentar. * *[Motores eléctricos](https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico "Motor eléctrico")*. Los más usados son [de inducción](https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_as%C3%ADncrono "Motor asíncrono"), [de continua](https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua "Motor de corriente continua"), [sin escobillas](https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico_sin_escobillas "Motor eléctrico sin escobillas") y [paso a paso](https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_paso_a_paso "Motor paso a paso"). * *[Bombas](https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_(m%C3%A1quina) "Bomba (máquina)"), [compresores](https://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina) "Compresor (máquina)") y [ventiladores](https://es.wikipedia.org/wiki/Ventilador "Ventilador")*. Movidos generalmente por motores eléctricos de inducción. ## Aplicación de actuadores/Periféricos en Arduino Para cada actuador o periférico, necesitamos un “driver” o manejador para poder mandar órdenes desde Arduino. * Los pines de Arduino solo pueden manejar un máximo de 40mA y recomendable usar 20mA de forma continua. * Arduino solo puede manejar un total de 200 mA de salida. Es decir que la corriente máxima que admite Vcc y GND son 200 mA. * Los pines Arduino solo pueden tener los valores de 5V (3.3V en algunos modelos) y 0V. No es posible cualquier otro valor de tensión. A la hora de seleccionar un actuador o periférico para usar con arduino habrá que ver sus características y cómo hacer el interface con arduino. En el playground de Arduino existe una gran base de datos de conocimiento para conectar Arduino con casi cualquier HW: [http://playground.arduino.cc/Main/InterfacingWithHardware](http://playground.arduino.cc/Main/InterfacingWithHardware) ### Ejemplos de Actuadores y periféricos: * Sacar por TV datos de Arduino, librería TV OUT: [http://real2electronics.blogspot.com.es/2010/11/libreria-tvout.html](http://real2electronics.blogspot.com.es/2010/11/libreria-tvout.html) * Relés: Los Relay Shield ya tienen integrados los relés y los drives, lo que nos facilita el trabajo, incluso algunas shields incluyen su librería: [http://www.seeedstudio.com/wiki/Relay_Shield](http://www.seeedstudio.com/wiki/Relay_Shield) * Displays: [https://www.seeedstudio.com/s/display.html](https://www.seeedstudio.com/s/display.html) y [https://www.sparkfun.com/categories/76](https://www.sparkfun.com/categories/76) # Enlaces de interés * Sensores Arduino, Aprendiendo Arduino, [https://aprendiendoarduino.wordpress.com/category/comunicacion-bus/](https://aprendiendoarduino.wordpress.com/category/comunicacion-bus/) * Sensor, Wikipedia, [https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor](https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor#Caracter.C3.ADsticas_de_un_sensor) * Ejercicio con sensor de temperatura, Aprendiendo Arduino, [https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/07/02/sensor-de-temperatura/](https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/07/02/sensor-de-temperatura/) * Actuadores, Aprendiendo Arduino, [https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/12/18/sensores-y-actuadores/](https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/12/18/sensores-y-actuadores/) * Actuador, Wikipedia, [https://es.wikipedia.org/wiki/Actuador](https://es.wikipedia.org/wiki/Actuador) * Tutoriales para conectar Arduino con diversos dispositivos, Playground Arduino, [http://playground.arduino.cc/Learning/Tutorials](http://playground.arduino.cc/Learning/Tutorials)