Sensores de movimiento.Tabla de contenido

SENSORES DE MOVIMIENTO3Introduccin:3Antecedentes:3Problemas no resueltos:3Situacin problemita:3Formulacin del problema:3Hiptesis:3Objetivo:4Objetivos:4Variables:4Mtodos y Tareas:4Justificacin:4Marco terico:4Sensores de movimiento4Definicin:4Tipos de sensores:5Sensores infrarrojos.6Conclusiones.9Recomendaciones.10Bibliografa.10

SENSORES DE MOVIMIENTOIntroduccin:Dentro de la ingeniera muchas de las veces es necesario transformar magnitudes fsicas o qumicas en magnitudes elctricas, para ello se recurre al uso de sensores de movimiento. Estos dispositivos son capaces de detectar acciones o estmulos externos y responder a ellos. Debido a las mltiples aplicaciones que tienen dichos sensores el presente trabajo se orientara a analizar su funcionamiento, sus caractersticas constructivas, cules son sus principales problemticas, como estas pueden ser solucionadas y el desarrollo que estn teniendo estos dispositivos, con el fin de mejorar sus prestaciones.Antecedentes:En la actualidad el desarrollo tecnolgico cada vez es mayor, siendo necesario que todos los dispositivos electrnicos se estn mejorando constantemente. El sensor de movimiento no se encuentra exento de dichas mejoras es por ello que cada da salen al mercado dispositivos cada vez ms precisos y sus aplicaciones van en aumento, partiendo desde los sistemas de seguridad para hogares, hasta llegar a aplicaciones ms complejas como lo es en el campo de la robtica.Problemas no resueltos:Uno de los principales problemas que presentan los sensores de movimiento es la sensibilidad, el hecho de que un sensor tenga una elevada sensibilidad complica su instalacin ya que cualquier tipo de suciedad puede degradar el funcionamiento del mismo, por otro lado si este presenta una baja sensibilidad su tiempo de reaccin no ser el adecuado. Situacin problemita:Los sensores de movimiento poseen grandes aplicaciones, pero presentan problemas en el momento de su instalacin ya que si se encuentran muy separados su funcionamiento se ve afectado.Formulacin del problema:Qu es sensor de movimiento?Cmo funciona?Qu tipos de sensores de movimiento existen?Hiptesis:La importancia de conocer el funcionamiento y estructura de un sensor de movimiento, as como tambin las reas de aplicacin de dichos dispositivos.Objetivo:La presente tesina tiene por objeto la comprensin del accionar de un sensor de movimiento.Objetivos:Comprender el principio de funcionamiento de un sensor de movimiento.Analizar cmo se encuentra constituido internamente un sensor de movimiento y que magnitudes fsicas estn relacionadas a estos elementos.Identificar cules son los factores que intervienen en el correcto funcionamiento de un sensor de movimiento.Variables:Las variables que estn relacionadas con este tipo de sensores son: Precisin. Sensibilidad. Rapidez de respuesta. Resolucin (mnima variacin de longitud medible).Mtodos y Tareas:El mtodo usado para el desarrollo de la presente tesina es el mtodo investigativo, el cual nos permite obtener informacin de la lectura de diferentes pginas web, libros y papers.Justificacin:Debido al importante papel que desempean los sensores de movimiento en la actualidad, es necesario su estudio con el fin de comprender su funcionamiento y composicin interna, permitindonos as optimizar su rendimiento. Marco terico:Sensores de movimientoDefinicin:Los sensores de movimiento son aparatos basados en la tecnologa de los rayos infrarrojos o las ondas ultrasnicas para poder captar en tiempo real los movimientos que se generan en un espacio determinado. Todo sensor de movimiento consta de una unidad emisora y una receptora, conectada a otra unidad central. Ambas unidades generalmente estn alejadas entre s. El propsito nmero uno de estos sensores es detectar la presencia de personas en movimiento u objeto. Por lo cual, pueden ser usados en cualquier actividad donde estn presentes las personas. Tienen un alto grado de influencia y funcionan detectando el calor (rayos infrarrojos) del cuerpo humano. Cuando una persona entra dentro del rea de deteccin del sensor, la cantidad de radiacin incidente de infrarrojos en el sensor vara en funcin de la diferencia de temperatura entre la temperatura ambiente y la de la persona. Es decir, el sensor es actuado por la diferencia en temperatura entre el cuerpo humano (el cual es una fuente de calor) y el suelo, paredes y otros objetos que se encuentran en el recinto o entorno. Tipos de sensores:Existen dos tipos bsicos desensores de movimiento. Se categorizan basados en cmo detectan el movimiento. El primer tipo se llama un sensor activo o ultrasnico. Lossensoresultrasnicos emiten energa, normalmente ondas de sonido ultrasnicas, al rea inmediata. A veces se les denominasensores de movimientocon base en radar. Lossensores de movimiento infrarrojo (PIR) no emiten energa, en vez, leen los cambios en la energa, utilizando una lnea base predeterminada en el rea circundante.Sensores ultrasnicos.Lossensores de ultrasonidosson detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecnicos y que detectan objetos a distancias de hasta 8m. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la seal tarda en regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en seales elctricas, las cuales son valoradas en el aparato de valoracin. Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, colores, superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser slidos, lquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los sensores trabajan segn el tiempo de transcurso del eco, es decir, se valora la distancia temporal entre el impulso de emisin y el impulso del eco.Principio ultrasnico. El sensor ultrasnico emite cclicamente un impulso acstico de alta frecuencia y corta duracin. Este impulso se propaga a la velocidad del sonido por el aire. Al encontrar un objeto, es reflejado y vuelve como eco al sensor ultrasnico. Este ltimo calcula internamente la distancia hacia el objeto, basado en el tiempo transcurrido entre la emisin de la seal acstica y la recepcin de la seal de eco.

Figura 1. Sensor ultrasnico

Como la distancia hacia el objeto es medida por medio del tiempo de recorrido del sonido, y no por una medicin de la intensidad, los sensores ultrasnicos son insensibles hacia el ruido de fondo.Prcticamente todos los materiales que reflejan el sonido son detectados, independientemente de su color. An materiales transparentes o lminas delgadas no presentan problemas para los sensores ultrasnicos.Ventajas y Desventajas.Este sensor, al no necesitar el contacto fsico con el objeto, ofrece la posibilidad de detectar objetos frgiles, como pintura fresca, adems detecta cualquier material, independientemente del color, al mismo alcance, sin ajuste ni factor de correccin. Los sensores ultrasnicos tienen una funcin de aprendizaje para definir el campo de deteccin, con un alcance mnimo y mximo de precisin de 6 mm. El problema que presentan estos dispositivos son las zonas ciegas y el problema de las falsas alarmas. La zona ciega es la zona comprendida entre el lado sensible del detector y el alcance mnimo en el que ningn objeto puede detectarse de forma fiable.Sensores infrarrojos.Elsensor infrarrojoes undispositivo electrnicocapaz de medir laradiacin electromagntica infrarrojade los cuerpos en sucampo de visin. Todos los cuerposreflejanuna cierta cantidad deradiacin, esta resulta invisible para nuestrosojospero no para estos aparatos electrnicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de laluz visible.Principio de funcionamiento.La mayora de las celdas infrarrojas usan una celda de sulfuro de cadmio, o CdS, para detectar dicho tipo de luz. Las celdas de CdS son resistencias (elementos que se oponen al flujo de la electricidad). Las celdas de CdS son tipos especiales de resistencias llamadas fotorresistencias. Cuando estn expuestas a la luz su resistencia baja. La celda de CdS en un detector movimiento est configurada para detectar solamente luz infrarroja. Los circuitos dentro del detector de movimiento monitorean de forma continua a la resistencia de la celda y usa los cambios de la misma para detectar el movimiento.

Figura 2. Sensor infrarrojoInfrarrojo activo.En los sistemas infrarrojos activos, un lser infrarrojo dispara pulsos de ese tipo de luz hacia la celda de CdS que est conectada a un circuito detector. A medida que los pulsos de luz llegan, la resistencia de la celda de CdS baja produciendo un pico de corriente. El detector mantendr la alarma apagada siempre y cuando los pulsos de luz infrarroja continen produciendo pulsos de corriente. Sin embargo, si alguien pasa entre el lser infrarrojo y la celda esto romper el pulso de luz. A continuacin la corriente del circuito detector bajar y esto activar la alarma.Infrarrojo pasivo.Los sensores infrarrojos pasivos tambin trabajan detectando cambios en la luz infrarroja pero de una modo ms sutil. Un sensor infrarrojo pasivo absorbe la luz infrarroja en un gran arco. A medida que el Sol sale y se pone y el da se vuelve ms clido o ms fro, la firma infrarroja cambia gradualmente. Sin embargo, si una persona pasa sbitamente, la luz infrarroja de su cuerpo crea un cambio ms drstico en el espectro infrarrojo captado por el sensor. Este ltimo est programado para ignorar cambios graduales pero activar la alarma si algo cambia rpidamente.Clasificacin segn el tipo de seal emitida.Sensores reflexivos.Este tipo de sensor presenta una cara frontal en la que encontramos tanto al LED como al fototransistor. Debido a esta configuracin el sistema tiene que medir la radiacin proveniente del reflejo de la luz emitida por el LED.Se tiene que tener presente que esta configuracin es sensible a la luz del ambiente perjudicando las medidas, pueden dar lugar a errores, es necesario la incorporacin de circuitos de filtrado en trminos de longitud de onda, as pues ser importante que trabajen en ambientes de luz controlada. Otro aspecto a tener en cuenta es el coeficiente de reflectividad del objeto, el funcionamiento del sensor ser diferente segn el tipo de superficie.

Figura 3. Sensores reflexivos Sensores de ranura (Sensor Break-Beam).Este tipo de sensor sigue el mismo principio de funcionamiento pero la configuracin de los componentes es diferente, ambos elementos se encuentran enfrontados a la misma altura, a banda y banda de una ranura normalmente estrecha, aunque encontramos dispositivos con ranuras ms grandes. Este tipo se utiliza tpicamente para control industrial. Otra aplicacin podra ser el control de las vueltas de un volante.

Figura 4. Sensores de ranuraSensores modulados.Este tipo de sensor infrarrojo sigue el mismo principio que el de reflexin pero utilizando la emisin de una seal modulada, reduciendo mucho la influencia de la iluminacin ambiental. Son sensores orientados a la deteccin de presencia, medicin de distancias, deteccin de obstculos teniendo una cierta independencia de la iluminacin.

Figura 5. Sensores moduladosSensores de barrido.La diferencia con los anteriores reside en que el sensor realiza el barrido horizontal de la superficie reflectante utilizando seales moduladas para mejorar la independencia de la luz, el color o reflectividad de los objetos. Normalmente estos sistemas forman parte de un dispositivo de desplazamiento perpendicular al eje de exploracin del sensor, para poder conseguir las medidas de toda la superficie.Configuracin ptica.Esta configuracin se basa en un nico sensor enfrentado a un cristal, el cual genera la imagen de una seccin de la regin a medir. Dicho cristal solidario con un motor de rotacin con el objetivo de lograr el barrido de toda el rea. Tiene la ventaja que adquiere un secuencia continua de la regin de barrido. Resulta un sistema lento en trminos de exploracin.Configuracin en array de sensores.En este caso la configuracin del sistema de medida est formado por un array de sensores infrarrojos, por tanto no es necesario la utilizacin de ningn sistema de cristales, nicamente necesita un conjunto de lentes pticas de enfoque (concentracin de la radiacin) a cada uno de los sensores. Esta configuracin es ms compleja pero permite mayor velocidad de translacin y mejor proteccin contra errores de captacin.Aplicaciones:Domsticas.Para aplicaciones domsticas, los sensores infrarrojos se utilizan en electrodomsticos de lnea blanca tales como hornos microondas, por ejemplo, para permitir la medicin de la distribucin de la temperatura en el interior. Estos dispositivos se usan tambin en el control climtico de la casa para detectar oscilaciones de la temperatura en un local. Este planteamiento permite que el sistema de climatizacin reaccione antes que la temperatura del local vare. Los sensores infrarrojos tambin se pueden utilizar como sensores de gas.Ciencias mdicas y biolgicas.Una tendencia en el diagnstico mdico es desarrollar nuevos mtodos de diagnstico no invasores. Los sensores infrarrojos ofrecen una solucin para ciertos procedimientos de reconocimiento, por ejemplo, los de mama y de msculos.Otra aplicacin mdica para los sensores infrarrojos es la medicin instantnea de la temperatura del cuerpo, es decir, como un termmetro remoto.Seguridad Area y Territorial.Los sensores infrarrojos estn siendo utilizados por las fuerzas armadas. Los sistemas infrarrojos de monitorizacin del campo, tanto fijos como porttiles, sustituyen cada vez ms a los sistemas refrigerados por su reducido consumo de energa.Automovilismo.En la industria automovilstica, los sensores infrarrojos se usan en el campo de la seguridad y el confort en la conduccin. Monitorizacin del trfico y carreteras, sistemas antiniebla, de los neumticos y frenos, mejoras de la visin del conductor y deteccin de los ocupantes sentados para la activacin de airbags inteligentes son algunas de las aplicaciones anteriores, por su banda el control de la temperatura de la cabina y la monitorizacin de la calidad del aire constituyen las ms recientes.Perifricos de TI y Productos de Consumo.Una de las aplicaciones futuras es la integracin de un termostato para las mediciones de la temperatura de los cuerpos y objetos integrados en los telfonos mviles.Ventajas de los sensores infrarrojos:Los sensores infrarrojos son rpidos, de reducido peso, pueden tener suficiente alcance que los hace apropiados para la aplicacin en robots de laberinto, el control se puede realizar sin demasiados componentes electrnicos o directamente mediante los perifricos que incorporan los microcontroladores, se consiguen fcilmente y son econmicos.Su reducido peso y dimensiones facilitan el diseo de los dispositivos electrnicos que los contienen. Desventajas de los sensores infrarrojos:Los sensores infrarrojos presentan importantes interferencias de elementos externos, especialmente la iluminacin de la habitacin en donde se desempee el robot, esto hace necesario agregar elementos de control y adaptacin de seales.Sin embargo existen en el mercado algunos sensores que implementan todos los elementos de control que permiten la fcil obtencin de informacin sobre distancias o presencia de obstculos.Algunos de los sensores comerciales son difciles de conseguir y sus costos son elevados.Conclusiones. Una vez culminado la presente tesina se han extrado las siguientes conclusiones:Los sensores de movimiento desempean un papel muy importante dentro de nuestras vidas, ya que los encontramos formando parte de un gran nmero de artefactos electrnicos los cuales usamos a diario. Debido a sus contantes mejoras sus aplicaciones van en aumento, llegando incluso a formar parte de pequeos robots a los cuales les otorgan la posibilidad percibir objetos cercanos a ello. La constitucin interna de un sensor de movimiento depender de que si este es del tipo ultrasnico o infrarrojo, cada uno de ellos posee sus ventajas y desventajas a comparacin del otro, y uso se remite al problema o necesidad que se desee suplir.Los sensores de movimiento ultrasnicos permiten detectar el movimiento de cualquier tipo de material o persona, ya que emiten cclicamente impulsos acsticos de alta frecuencia y corta duracin. Dichos impulsos se propagan a la velocidad del sonido por el aire y cuando se encuentran con un determinado objeto, este es reflejado y regresa como eco al sensor de movimiento, sus aplicaciones son diversas, sin embargo poseen un gran limitante, y es que su funcionamiento se ve afectado cuando se trabaja con distancias grandes.Los sensores de movimiento infrarrojos son de mayor aplicacin, los encontramos en diversas reas tales como: la domtica ciencias mdicas, automovilstica, entre otras. Esto se debe a su reducido tamao, su reaccin inmediata ante la presencia de movimientos. Algunos de ellos vienenprogramados con algn auxiliar grfico con los que complementan, grficamente, sus acciones principales. Este es el tipo de dispositivo que es utilizado, para citar un caso, en la realizacin de pelculas deanimacin digital, donde se analizan los movimientos caractersticos de los distintos seres haciendo una imagen computarizada de ellos. Recomendaciones.Se recomienda el uso de sensores ultrasnicos en tareas en las que no se requiera grandes distancias de deteccin, es decir estos sensores son capaces detectar el movimiento de objetos a una distancia mxima de 8m, adems, no es recomendable usar en la seguridad del hogar puesto que posee puntos ciegos.Para aplicaciones que demandan una mayor distancia de deteccin se recomienda el uso de sensores infrarrojos, puesto que estos brindan una mayor seguridad a comparacin de los sensores ultrasnicos, y no poseen puntos ciegos. Al momento de elegir un sensor infrarrojo se deber tener en cuenta su sensibilidad y el lugar en donde se lo va a instalar, ya que este tipo de sensores poseen un alto nivel de sensibilidad, pudiendo convertirse esto en un problema cuando no se requiere que se detecten movimientos pequeos. Bibliografa.

1. https://sites.google.com/site/sensoresmarlennemac/tipos-de-sensore2. http://intrepido1.over-blog.es/article-como-funciona-detector-movimiento-85924119.html3. http://www.ehowenespanol.com/funciona-sensor-movimiento-como_440190/4. http://blog.loxone.com/eses/2013/02/18/sensores-de-movimiento/5. http://centrodeartigo.com/articulos-informativos/article_66025.html6. http://www.microsonic.de/es/Interesting-facts.htm7. http://prezi.com/0glnuiqdfjnp/sensores-de-presencia-movimiento-y-proximidad/