En la era digital en la que vivimos, los avances tecnológicos son una constante en nuestro día a día. Uno de los términos que cada vez escuchamos con más frecuencia es el de «sensor inteligente». Pero, ¿sabemos realmente qué es y cómo funciona? En este artículo, descubriremos qué es un sensor inteligente, sus diferentes aplicaciones y cómo está revolucionando el mundo del trabajo. ¡No te lo pierdas!
Un sensor inteligente toma entradas del entorno físico y procesa los datos utilizando recursos informáticos integrados y genera datos procesados para su uso posterior.
¿Qué es un sensor?
El sensor es un dispositivo que produce una señal eléctrica que está relacionada con alguna cantidad física. Por lo tanto, un sensor medirá una cantidad física y esta medida se mostrará mediante el uso de un instrumento.
¿Qué son los sensores inteligentes?
Estos sensores también se denominan sensores inteligentes y tienen una electrónica integrada que les permite realizar ciertas funciones como funciones lógicas, comunicación bidireccional, etc. Además, son capaces de tomar decisiones. Estos sensores también pueden medir datos ambientales con más precisión y menos ruido. Estos sensores se utilizan para monitorear y hacer el mecanismo de control en las industrias. Estos sensores tienen tres partes importantes. Ellos son:
- elemento de detección
- Parte de procesamiento de señal
- Microprocesador
Diferencia entre sensores inteligentes y sensores convencionales
- Estos sensores se diferencian de los sensores convencionales en que son más rápidos que los del tipo convencional.
- Estos sensores también son más precisos que los sensores convencionales.
- Estos sensores son de menor tamaño en comparación con el sensor convencional.
- Consumen poca energía.
Funciones de los sensores inteligentes
Estos sensores tienen las siguientes funciones:
- Se utilizan para realizar el procesamiento de la información.
- Estos sensores pueden realizar una compensación.
- Realizan integración con otros sistemas.
- Estos sensores realizan la validación.
- Estos sensores realizan la fusión de datos.
Razones para el uso de sensores inteligentes
Estos sensores se utilizan porque:
- Estos tienen la capacidad de autocalibración.
- El nivel de precisión es muy alto.
- Tienen una comunicación relativamente buena.
- Pueden hacer multidetección.
- Económico.
- Respuesta rápida.
- Bajo consumo de energía.
- Tienen un diagnóstico a distancia.
Características de los sensores inteligentes
Estos sensores tienen las siguientes características:
- Conversión de analógico a digital
- Microcontrolador con funciones avanzadas, principalmente PIC
- Identificación de sensores
- Registro de datos y reloj en tiempo real
- Comunicación vía bus serie
Criterios de selección para sensores inteligentes
Los sensores inteligentes se utilizan en base a los siguientes criterios:
- Se seleccionan de acuerdo con la capacidad de autocalibración.
- Se debe tener en cuenta la precisión del sensor.
- También se debe considerar la capacidad de autodiagnóstico.
- También se debe considerar la capacidad de procesamiento de la información.
- El área a cubrir también afecta la selección.
- Se debe considerar la tolerancia a fallas.
- Estos sensores deben seleccionarse de acuerdo con la capacidad de operar en entornos hostiles.
- Se debe tener en cuenta la confiabilidad en la operación.
- Deben tener una buena vida útil.
Componentes básicos de un sensor inteligente
Estos sensores tienen cinco elementos básicos. Ellos son:
sensor básico
El sensor base es un sensor convencional que detecta la cantidad física.
Fuente de alimentación
La fuente de alimentación se utiliza para suministrar energía al recurso informático. La fuente de alimentación también puede suministrar energía a la base del sensor.
Microprocesador
El microprocesador es un elemento informático que permite que un sensor realice algunos cálculos de datos que miden la cantidad. El microprocesador también puede tomar acciones basadas en estos análisis.
Memoria
La memoria dedicada para almacenar valores medidos y datos calculados y almacenar la lógica de software incorporada que controla cómo el sensor manejará estos datos.
Módulo de comunicación
El módulo de comunicación se utiliza para transmitir y recibir datos entre el sensor y dispositivos externos a través de una red similar o Internet.
Funcionamiento de sensores inteligentes
Se utiliza un sensor convencional para proporcionar la capacidad de detección. Los sensores convencionales están diseñados para medir la cantidad física y producir una señal analógica. Esta señal también debe procesarse antes de que pueda utilizarse.
Aquí, el microprocesador juega un papel importante. Este microprocesador integrado que está instalado dentro del sensor filtra la señal de ruido no deseada y convierte la señal base en una forma utilizable. El microprocesador integrado contiene funciones de software que harían cálculos que miden valores y pueden actuar en valores específicos.
La tarjeta de memoria también está integrada dentro del sensor. Almacena los datos que se miden y los parámetros de funcionamiento del sensor. También el módulo de comunicación integrado dentro del sensor y permitirá conectarse a dispositivos externos por una red privada o internet.
Uso del sensor inteligente
Estos sensores se utilizan para el mismo propósito que un sensor normal que mide una cantidad física. Pero también ha agregado capacidades de comunicación y manejo de datos que hacen que estos sensores sean adecuados para muchas aplicaciones industriales. Estos sensores son los elementos más importantes en IoT debido a sus capacidades de comunicación a través de Internet.
Tipos de sensores inteligentes
Los sensores inteligentes que se utilizan en las industrias son principalmente de cinco tipos. Hay algunos sensores de propósito especial también disponibles en el mercado. Los cinco tipos de sensores inteligentes son:
- Sensores de nivel
- Sensores de temperatura
- Sensores de presión
- sensores infrarrojos
- Sensores de proximidad
Son preferibles a los sensores convencionales porque tienen capacidades de manejo de datos. Pero todavía hay algunas aplicaciones en las que es adecuado utilizar un sensor convencional. Si la aplicación necesita un control completo sobre la entrada del sensor, entonces podría ser recomendable utilizar un sensor convencional en lugar del sensor inteligente.
Ventajas del sensor inteligente
Los sensores inteligentes ofrecen las siguientes ventajas:
- Estos sensores mejoran el rendimiento del proceso
- Estos sensores generan datos al conectar diferentes dispositivos y sistemas, lo que permite que diferentes máquinas se comuniquen entre sí. Por esto, ayuda en:
- Supervisión del rendimiento del equipo y del sistema
- Comparar y analizar conjuntos de datos.
- Estos sensores generan datos al conectar diferentes dispositivos y sistemas, lo que permite que diferentes máquinas se comuniquen entre sí. Por esto, ayuda en:
- Estos sensores reducen el mantenimiento al predecir fallas en los equipos
- Ayudan a reducir el mantenimiento innecesario, el costo de reemplazo de piezas y el potencial de inactividad de la producción. Los datos recopilados por estos sensores se utilizan para detectar patrones de falla, lo que elimina la necesidad de equipos de servicio. Estos sensores pueden usar los datos para enviar alertas a los operadores, notificándoles sobre posibles fallas. Por lo tanto, pueden tomar medidas antes de provocar un tiempo de inactividad en la producción.
- Estos sensores pueden registrar automáticamente datos para registros históricos y cumplimiento normativo.
- En algunos procesos y producciones, los fabricantes requieren dar algunos registros de datos que demuestren que sus parámetros de producción han establecido límites de sus clientes. Cuando se utilizan sensores inteligentes, pueden ayudar automáticamente en este problema. La razón es que estos sensores registran automáticamente datos como temperatura, humedad, consumo de energía, horas de operación, necesidad de mantenimiento y salidas de la línea de producción.
- Estos sensores brindan notificación de problemas que pueden procesar la calidad.
- Los sensores inteligentes pueden identificar problemas del sistema que podrían afectar el rendimiento de la producción o la calidad del producto y proporcionarán una notificación en tiempo real sobre ellos. Esto ayuda a evitar el tiempo de inactividad de la producción.
- Los sensores inteligentes pueden autoevaluarse, autocalibrarse y autodiagnosticarse
- Estos sensores pueden realizar una autocomprobación durante el encendido para determinar si un componente ha fallado o no. Los sensores inteligentes también envían un mensaje de notificación al controlador de procesos para que tome las medidas adecuadas. Los sensores inteligentes tienen la capacidad de autocalibrarse si es necesario.
- Los sensores inteligentes tienen la capacidad de hacer multidetección
- Un sensor inteligente puede medir múltiples cantidades físicas al mismo tiempo. Digamos, por ejemplo, que un sensor de líquido de fusión puede medir la temperatura, el flujo, la presión y la densidad de un medio simultáneamente.
- Los sensores inteligentes tienen alta precisión.
- Los sensores inteligentes pueden filtrar el ruido de la señal y compensar los errores aleatorios. Por lo tanto, aumentan la precisión del sensor.
Desventajas del sensor inteligente
Los sensores inteligentes tienen las siguientes desventajas.
- Estos sensores tienen actuadores y sensores. Por lo tanto, son más complejos en comparación con los sensores convencionales.
- Debido a que la complejidad es mayor en los sensores inteligentes cableados, el costo también es mayor.
- La calibración del sensor debe ser gestionada por un procesador externo.
- Hay funciones integradas predefinidas que deben proporcionarse durante el diseño de los sensores inteligentes.
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