Sensores de posición

 Sensores de posición lineal y angular.

Son sensores que permiten determinar recorridos y posiciones angulares de ejes en referencia a un elemento fijo. Se han utilizado desde hace años en el automóvil por la simplicidad de los mismos en varias aplicaciones como la medición de la posición de la aleta de aceleración, medición del nivel de combustible, posición de los elementos de control de caudal en bombas rotativas, entre otros; generalmente son usados potenciómetros para este tipo de sensores por motivos económicos pero con el pasar de los años se han tecnificado al punto que ahora su medición no necesita de contacto físico disminuyendo el desgaste y aumentando su duración y confiabilidad.

La medición de la posición de los elementos que son solidarios a los sensores puede asociarse a otras magnitudes físicas como fuerza o aceleración. Además tienen gran precisión permitiendo lecturas de variación que se encuentran alrededor de 1 mm (en el caso de medir recorrido) o de 1° (en el caso de medir ángulos).

Entre las tecnologías que permiten medir la posición ya sea de manera lineal o angular se encuentran:

• Sensores con potenciómetro
• Sensores inductivos
• Sensores magnetostáticos
• Sensores por ultrasonido. 

Sensores con potenciómetro.

Este tipo de sensor cuenta con un cursor que se desplaza sobre una pista resistiva. El cambio de la posición del cursor ocasiona un cambio en la resistencia de los terminales sobre la pista que a su vez ocasiona cambios en el voltaje de salida, mismo que es proporcional al desplazamiento realizado. Cuentan con resistencias en serie para limitar la corriente que circula por la pista. 

Son sencillos, tienen un campo de medición aceptable y tienen una buena resolución, no necesitan electrónica adicional, son robustos a interferencias electromagnéticas, y sobre todo son económicos. Sin embargo, presentan un desgaste por abrasión en la pista, los restos de la pista pueden ocasionar falsas lecturas, pueden presentar problemas con el cursor por vibraciones, y no pueden reducir su tamaño.

Sensores inductivos.

Son sensores que utilizan el campo magnético producido por una bobina para la medición de la posición, son bastante robustos a perturbaciones por ruido electrónico. Al poseer una bobina, el tamaño del sensor es una función del número de espiras necesario para conseguir la inductancia adecuada por lo que no pueden miniaturizarse y afecta también el costo final por el cobre utilizado.

Los sensores utilizados en aplicaciones automotrices de este tipo, generalmente son del tipo de anillo por cortocircuito. Este anillo funciona de manera análoga al cursor de un potenciómetro, al moverse ocasiona un cambio en el número de espiras y en la inductancia de la bobina. Funcionan con corriente alterna y puede ser utilizado en aplicaciones de alta exigencia. 

Sensores magnetostáticos.

Son sensores que sirven para medir un campo magnético en corriente continua mediante el uso de semiconductores, permitiendo su miniaturización. Los más conocidos son los que utilizan el principio de efecto Hall, que utiliza un transistor sensible al cambio de campos magnéticos, abriendo y cerrando un circuito, para la generación de una señal cuadrada que es robusta ante una interferencia electromagnética.

Permiten la medición de recorridos muy pequeños porque este transistor detecta las variaciones del campo magnético de un imán que se encuentra solidario a una rueda fónica con respecto al transistor, el campo de medición en grados necesario determina la construcción del sensor, siendo en algunos casos el motivo por el costo del sensor. Tienen problemas con temperaturas excesivas (superiores a 200°C) y son más costosos de fabricar por la electrónica necesaria para la construcción del circuito.

Sensores por ultrasonido.

Son sensores que ocupan el mismo principio de medición que un radar. Utilizan la propagación de una onda para determinar mediante tiempos de propagación la distancia a la que se encuentran objetos. Pueden ocupar ondas sonoras o infrarrojas para triangular la posición del objeto, permitiendo detectar en el primer caso distancias cortas y en el segundo distancias largas.

Son complejos por el uso de electrónica avanzada para la construcción de los circuitos necesarios para que funcionen, por lo que se los puede ver en aplicaciones concretas como sensores de parqueo o los radares de largo alcance para los sistemas de control crucero adaptativos.

Referencias

• BOSCH (2002). Los sensores en el automóvil. Robert Bosch GmbH