{"id":2124,"date":"2014-12-14T12:00:55","date_gmt":"2014-12-14T12:00:55","guid":{"rendered":"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/?p=2124"},"modified":"2021-12-22T12:20:48","modified_gmt":"2021-12-22T12:20:48","slug":"sensores-conceptos-generales-descripcion-y-funcionamiento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/sensores-conceptos-generales-descripcion-y-funcionamiento\/","title":{"rendered":"Sensores – Conceptos generales – Descripci\u00f3n y funcionamiento"},"content":{"rendered":"
por Eduardo J. Carletti<\/b><\/small><\/p>\n
<\/p><\/div>Introducci\u00f3n<\/strong> Para lograr esta capacidad de adaptaci\u00f3n, lo primero que necesitan los robots es tener conocimiento del entorno. Esto es absolutamente clave. Para conocer el entorno, los seres vivos disponemos de un sistema sensorial. Los robots no pueden ser menos: deben poseer sensores que les permitan saber d\u00f3nde est\u00e1n, c\u00f3mo es el lugar en el que est\u00e1n, a qu\u00e9 condiciones f\u00edsicas se enfrentan, d\u00f3nde est\u00e1n los objetos con los que deben interactuar, sus par\u00e1metros f\u00edsicos, etc.<\/p>\n Para esto se utilizan diversos tipos de sensores (o captadores), con un rango de complejidad y sofisticaci\u00f3n que var\u00eda desde algunos bastante simples a otros con altos niveles de sofisticaci\u00f3n de hardware y m\u00e1s a\u00fan de complejidad de programaci\u00f3n.<\/p>\n Detalles sobre los sensores para robots<\/strong><\/p>\n Magnitudes f\u00edsicas que es necesario medir para que un robot tenga alg\u00fan conocimiento del entorno:<\/b><\/p>\n Diversos tipos de captadores o sensores:<\/b><\/p>\n <\/a><\/a><\/p>\n Sensores reflectivos y por intercepci\u00f3n (de ranura)<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>Los sensores de objetos por reflexi\u00f3n est\u00e1n basados en el empleo de una fuente de se\u00f1al luminosa (l\u00e1mparas, diodos LED, diodos l\u00e1ser, etc.) y una c\u00e9lula receptora del reflejo de esta se\u00f1al, que puede ser un fotodiodo, un fototransistor, LDR, incluso chips especializados, como los receptores de control remoto. Con elementos \u00f3pticos similares, es decir emisor-receptor, existen los sensores \u00abde ranura\u00bb (en algunos lugares lo he visto referenciado como \u00abde barrera\u00bb), donde se establece un haz directo entre el emisor y el receptor, con un espacio entre ellos que puede ser ocupado por un objeto.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Reflectivos y por intercepci\u00f3n<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>LDR (Light-Dependent Resistor, resistor dependiente de la luz)<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>Un LDR es un resistor que var\u00eda su valor de resistencia el\u00e9ctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre \u00e9l. Se le llama, tambi\u00e9n, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia el\u00e9ctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en \u00e9l (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando est\u00e1 a oscuras (puede ser de varios megaohms).<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – LDR<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Fotoceldas o celdas fotovoltaicas<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>La conversi\u00f3n directa de luz en electricidad a nivel at\u00f3mico se llama generaci\u00f3n fotovoltaica<\/b>. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoel\u00e9ctrico<\/b>, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente el\u00e9ctrica que puede ser utilizada como energ\u00eda para alimentar circuitos. Esta misma energ\u00eda se puede utilizar, obviamente, para producir la detecci\u00f3n y medici\u00f3n de la luz.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Celdas Fotovoltaicas<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Fotodiodos<\/b> <\/p><\/div>El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una uni\u00f3n PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor est\u00e1 expuesto a la luz a trav\u00e9s de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su dise\u00f1o y construcci\u00f3n ser\u00e1 especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Todos los semiconductores tienen esta sensibilidad a la luz, aunque en el caso de los fotodiodos, dise\u00f1ados espec\u00edficamente para esto, la construcci\u00f3n est\u00e1 orientada a lograr que esta sensibilidad sea m\u00e1xima.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Fotodiodos<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Fototransistores<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, est\u00e1n compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su c\u00e1psula, que posee una ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y produzca el efecto fotoel\u00e9ctrico.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Fototransistores<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>CCD y c\u00e1maras de v\u00eddeo<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>La abreviatura CCD<\/b> viene del ingl\u00e9s Charge-Coupled Device<\/b>, Dispositivo Acoplado por Carga. El CCD es un circuito integrado. La caracter\u00edstica principal de este circuito es que posee una matriz de celdas con sensibilidad a la luz alineadas en una disposici\u00f3n f\u00edsico-el\u00e9ctrica que permite \u00abempaquetar\u00bb en una superficie peque\u00f1a un enorme n\u00famero de elementos sensibles y manejar esa gran cantidad de informaci\u00f3n de imagen (para llevarla al exterior del microcircuito) de una manera relativamente sencilla, sin necesidad de grandes recursos de conexiones y de circuitos de control.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – CCD y C\u00e1maras de v\u00eddeo<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Microinterruptores<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>No es necesario extenderse mucho sobre estos componentes (llamados \u00abmicroswitch\u00bb en ingl\u00e9s), muy comunes en la industria y muy utilizados en equipos electr\u00f3nicos y en automatizaci\u00f3n.<\/p>\n Con seguridad con la recopilaci\u00f3n de im\u00e1genes que presentamos a la izquierda ser\u00e1 suficiente. Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores mec\u00e1nicos de choque (parachoques)<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Sensores de presi\u00f3n<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>En la industria hay un ampl\u00edsimo rango de sensores de presi\u00f3n, la mayor\u00eda orientados a medir la presi\u00f3n de un fluido sobre una membrana. En rob\u00f3tica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidr\u00e1ulicos (por dar un ejemplo), aunque es m\u00e1s probable que los medidores de presi\u00f3n disponibles resulten \u00fatiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mec\u00e1nica, como por ejemplo un brazo rob\u00f3tico), con la debida adaptaci\u00f3n. Se puede mencionar un sensor integrado de silicio como el MPX2100<\/b><\/a> de Motorola, de peque\u00f1o tama\u00f1o y precio accesible.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Presi\u00f3n<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Sensores de fuerza<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>Un sensor de fuerza ideal para el uso en rob\u00f3tica es el sensor FlexiForce<\/b>. Se trata de un elemento totalmente plano integrado dentro de una membrana de circuito impreso flexible de escaso espesor. Esta forma plana permite colocar al sensor con facilidad entre dos piezas de la mec\u00e1nica de nuestro sistema y medir la fuerza que se aplica sin perturbar la din\u00e1mica de las pruebas. Los sensores FlexiForce<\/b> utilizan una tecnolog\u00eda basada en la variaci\u00f3n de resistencia el\u00e9ctrica del \u00e1rea sensora. La aplicaci\u00f3n de una fuerza al \u00e1rea activa de detecci\u00f3n del sensor se traduce en un cambio en la resistencia el\u00e9ctrica del elemento sensor en funci\u00f3n inversamente proporcional a la fuerza aplicada.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Sensor de fuerza FlexiForce<\/a><\/small><\/p>\n <\/a>Sensores de contacto (choque)<\/b><\/p>\n <\/p><\/div>Para detectar contacto f\u00edsico del robot con un obst\u00e1culo se suelen utilizar interruptores que se accionan por medio de actuadores f\u00edsicos. Un ejemplo muy cl\u00e1sico ser\u00edan unos alambres el\u00e1sticos que cumplen una funci\u00f3n similar a la de las antenas de los insectos. En ingl\u00e9s les llaman \u00abwhiskers\u00bb (bigotes), relacion\u00e1ndolos con los bigotes sensibles de los animales como —por ejemplo— los perros y gatos. Tambi\u00e9n se usan bandas met\u00e1licas que rodean al robot, o su frente y\/o parte trasera, como paragolpes de autos.<\/p>\n Informaci\u00f3n detallada -><\/font> Sensores – Contacto<\/a><\/small>
\nUn robot es, por definici\u00f3n, una m\u00e1quina capaz de interactuar con su entorno. Si es m\u00f3vil, a menos que se mueva en un espacio absolutamente acotado y preparado para \u00e9l, deber\u00e1 ser capaz de adaptar sus movimientos y sus acciones de interacci\u00f3n en base a las caracter\u00edsticas f\u00edsicas de los ambientes con los que se encuentre y los objetos que hay en ellos.<\/p>\n\n
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