Antes de profundizar en el tema, conviene entender qué es un transductor.
A menudo se confunde en términos de terminología con el sensor y el transductor de presión, aunque los significados son diferentes.
Es un dispositivo capaz de convertir una cantidad física en otra , generalmente de distinta naturaleza , con la modificación de algunas características que la identificaban. Entonces la energía se transforma en otra forma ; esta energía se transmite de un punto a otro con la alteración de algunas de sus características. Puede ser: mecánica, eléctrica, luminosa, química, térmica, acústica, electromagnética, etc.
Un transductor tiene:
- Una cantidad de entrada (o señal) . Se puede representar, por ejemplo, por: aceleración, campo eléctrico, campo magnético, densidad, fuerza, nivel, peso, pH, caudal, posición angular, posición lineal, presión, radiación, señal eléctrica, temperatura, velocidad, viscosidad, humedad
- Una cantidad de salida (o señal) . En este caso, algunos ejemplos son: fuerza, desplazamiento, cambio de impedancia o señal eléctrica/electrónica.
Este último varía a medida que varía el primero, y está relacionado con él a través de una fórmula matemática llamada característica del transductor o función de transferencia del transductor . Puede ser lineal, cuadrática, cúbica, exponencial o logarítmica; el más frecuente, perteneciente a los transductores más utilizados, es el lineal.
Esto quiere decir que, a través de esta fórmula, conociendo el valor de una de las dos cantidades, es posible obtener y conocer el de la otra.
La utilidad de utilizar el transductor en los sistemas de medida consiste precisamente en esto : si no es posible medir directamente una cantidad A (no es conveniente o no es posible hacerlo), se puede convertir en una cantidad B más fácilmente medible; a partir de ahí es posible volver al valor de A.
Clasificando los transductores según la energía de entrada y de salida, se obtienen dos macrocategorías :
- Transductores homogéneos . La energía entrante es de la misma naturaleza (homogénea) que la saliente.
- Transductores no homogéneos o híbridos . La naturaleza de las dos energías difiere.
En cambio, teniendo en cuenta la relación entre la energía de entrada y la de salida, estos dispositivos pueden ser:
- Pasivo (o inerte). El saliente es menor que el entrante. Restan energía de la cantidad a convertir y medir.
- activo _ La salida uno es igual o mayor que el otro. Funcionan gracias al aporte de energía de una fuente externa.
Para que sirve
En este punto podemos entrar en el fondo y entender para qué sirve un transductor. Cabe precisar que cada uno de sus tipos tiene aplicaciones específicas. Por ejemplo, uno ultrasónico se usa para medir la distancia del sonido en función de la reflexión. Se utiliza en áreas caracterizadas por alta temperatura o presión, donde otros métodos de medición serían inaplicables.
Un transductor de temperatura sirve precisamente para medir la temperatura del aire y controlarla. En aplicaciones industriales se puede utilizar para monitorear ventiladores .
El manómetro se utiliza para medir la presión de una cantidad específica, como un gas o un líquido, convirtiendo la presión en energía eléctrica. Las aplicaciones de este transductor son principalmente para altitud, presión, nivel o profundidad, detección de flujo y prueba de fugas .
Estos transductores se pueden usar para generar energía eléctrica debajo de los interruptores de velocidad en carreteras o caminos donde la fuerza de los vehículos se puede convertir en energía eléctrica.
Los transductores se utilizan para la automatización a nivel industrial ya que la señal eléctrica es hoy un vector extremadamente versátil para la transmisión, almacenamiento o procesamiento de información técnica para ser enviada a engranajes y máquinas.
Esto está en línea con el proceso de desarrollo centrado en la Industria 4.0 . Este innovador sistema prevé su funcionamiento a través de una serie de conexiones entre las distintas máquinas y la misma red de la empresa principal.
Por ejemplo, los transductores incrementales lineales se utilizan en el campo industrial en máquinas operativas con múltiples funciones: para realizar posicionamientos de programas, avances en pasos predeterminados, visualización de medidas de longitud o espesor. Por lo general, se utilizan junto con sistemas de conteo, visualización y control.
Tipos de transductores: presión, ultrasonido, eléctrico
Entre los diferentes tipos de transductor se encuentra el de presión, ultrasonido y eléctrico. Es bueno adentrarse en él y concretar sus características y funcionamiento.
- Transductor de presión . Convierte la presión en una señal eléctrica analógica. Esta conversión se logra mediante la tensión física de las galgas extensométricas conectadas a la membrana del transductor y cableadas en una configuración de puente de Wheatstone. La presión aplicada al transductor provoca la deflexión del diafragma, lo que a su vez conduce a la deformación de las galgas extensométricas. La deformación producirá un cambio en la resistencia eléctrica proporcional a la presión. Este dispositivo es ampliamente utilizado en la industria para la regulación de plantas. Un ejemplo es el uso en refrigeración y aire acondicionado.
- Transductor de ultrasonido . Es un dispositivo que convierte ondas de sonido ultrasónicas más allá del alcance del oído humano en señales eléctricas de corriente alterna (CA) o corriente continua (CC); luego se transmiten o graban. Por lo general, estos dispositivos se construyen sobre cristales que demuestran un efecto piezoeléctrico, que conducen la corriente eléctrica en respuesta a la tensión mecánica o la vibración. El transductor ultrasónico, entre sus aplicaciones en el campo industrial, incluye la monitorización del nivel de fluido en un depósito.
- Transductor eléctrico . Es un dispositivo que suministra salida de energía eléctrica. Esto significa que estos transductores convierten una forma de energía en una señal eléctrica. Esta energía puede ser de diferentes tipos: calorífica, luminosa o sonora. La señal eléctrica, en cambio, puede ser: frecuencia, corriente o tensión. La producción de estas señales puede depender de efectos resistivos, capacitivos e inductivos. Las cantidades no eléctricas se pueden medir usando un detector que cambia la cantidad física en un desplazamiento para activar el transductor.
Diferencia entre sensor y transductor
La principal diferencia entre sensor y transductor radica en que el primero es responsable de detectar cambios físicos , mientras que el segundo es funcional para convertir la cantidad física en una señal.
Por lo tanto, el sensor detecta el nivel de energía y lo transforma en una señal eléctrica que se puede medir fácilmente con medidores digitales. El transductor transfiere la energía de la misma forma o de otra diferente.
El primero, por tanto, se limita a medir una cantidad y no puede, por sí solo, retroalimentar al sistema. El segundo se puede utilizar para este propósito.
Además, el sensor funciona sobre su base, sin ningún otro componente . Un transductor, por otro lado, consta de tres componentes principales: el dispositivo de entrada, el dispositivo de acondicionamiento o procesamiento de señal y un dispositivo de salida.
En cambio, el punto común entre ambos radica en que son dispositivos físicos que se utilizan para medir cantidades físicas (como temperatura, desplazamiento, calor, etc.) que son difíciles de medir.
