Sentsore

Sentsorea funtsezko elementua da automatizazio modernoan, ingurunearen eta sistema elektronikoen arteko elkarrekintza ahalbidetzen baitu eta kontrolerako eta erabakiak hartzeko funtsezko datuak ematen baititu. Haren funtzio nagusia, transduktore bidez, magnitude fisiko edota kimikoa, magnitude elektriko bihurtzea da. Magnitude horien artean daude tenperatura, presioa, distantzia, hezetasuna eta pH-a; ondoriozko aldagai elektrikoak, berriz, erresistentziak, tentsioak edo korronteak izan daitezke. Neurtzeko eta bihurtzeko dituen gaitasunen ondorioz, sentsoreak funtsezkoak dira aplikazio askotan, adibidez, fabrikazio aurreratuetan, gailu medikoetan, kontsumo-teknologietan...

Sentsore baten eta transduktore baten arteko diferentzia nagusia da sentsoreak zuzenean elkarreragiten duela detektatzen duen magnitudearekin, eta interakzio hori seinale interpretagarri bihurtzen duela beste gailu batek. Adibidez, merkurio-termometro batek merkurioak tenperatura aldaketen arabera hedatzeko edo uzkurtzeko duen propietatea aprobetxatzen du. Funtsean, sentsore batek energia mota bat beste batera bihurtzen du, eta horrek askotariko aplikazioetan erabiltzeko aukera ematen du.

Sentsoreak hainbat sektoretan erabiltzen dira; hala nola, automobilgintzan, robotikan, abiazioan, medikuntzan eta manufakturan. Gailu horien artean daude sentsore analogikoak, potentziometroak eta erresistentziak, baita ezaugarri espezifikoak neurtzeko diseinatutako sentsore aurreratuak ere; hots, errefrakzio-indizea, fluidoen biskositatea edo pH maila.

 Sentsoreen ezaugarri teknikoak 
Sentsore bat neurtu edo kontrolatu nahi den magnitudea beste transduktore batean eraldatzen duen transduktore mota bat da. Adierazle zuzenekoak izan daitezke (adibidez, merkurio-termometro bat) edo adierazle bati konektatuta egon daitezke (ziurrenik bihurgailu analogiko batetik digitalera, ordenagailu batetik eta bistaratzaile batetik) detektatutako balioak gizaki batek irakurri ahal izateko.

Normalean, sentsore horien irteera-seinalea ez da egokia zuzenean irakurtzeko, batzuetan ezta prozesatzeko ere. Horregatik, egokitze-zirkuitu bat erabiltzen da, adibidez, Wheatstone zubi bat, anplifikadoreak eta iragazki elektronikoak, seinalea gainerako zirkuituetarako maila egokietara egokitzen dutenak.

 Parametro estatikoak 
Parametro estatikoak sentsorearen egoera iraunkorrean zehazten dira:

 Neurketa-eremua: sentsorea baldintza egokietan erabil daitekeen balio-tartea da.
 Bereizmena: sentsorearengan eragina duen sarrerako seinalearen aldakuntza minimoa da.
 Doitasuna: neurketan espero den gehieneko errorea da.
 Errepikakorra izateko gaitasuna: hainbat alditan parametro berdina neurtzean, lortutako balio handienaren eta txikienaren aldea da.
 Linealtasuna edo korrelazio lineala.
 Sentikortasuna: irteera-seinalearen eta neurtutako propietatearen arteko erlazioa da.
 Zarata: sentsorearengan eragina duten ausazko perturbazioa da.
 Alborapena: neurketa-eremuan neurketarengan eragina duen errore konstantea da.
 Histeresia: sistemaren egoera posiblea bakarra ez bada, alegia, zenbait egoera egonkor eta ezberdinetan egon badaiteke, histeresi fenomenoa gertatzen da.
 Offset edo zeroaren errorea: sentsorearen seinalearen irteeraren balioa sarreran seinalerik ezartzen ez zaionean gertatzen da.
 Banda hila: neurtutako aldagaiaren aldakuntzak irteerarengan eraginik ez duen tarteari deritzo.
 Zeroaren gorapena: neurtutako magnitudearen zeroaren eta neurketa-tartearen azpiko mugaren arteko aldea da.
 Deriba: denbora-tarte jakin batean, aldagai baten aldakuntza kanpo-faktoreak direla medio (tenperatura, hezetasuna eta abar) gertatzen da.
 Fidagarritasuna: denbora-tarte luze batean, sentsoreak ezarritako errore-mugen artean funtzionatzeko duen probabilitatea da.

 Parametro dinamikoak 
Parametro dinamikoak sentsorearen egoera iragankorrean zehazten dira:

 Erantzuteko arintasuna: sentsoreak atzerapenik gabe neurtzeko duen ahalmena da.
 Maiztasun-erantzuna: sarreran seinale sinusoidal bat ezartzean, sentikortasunaren eta maiztasunaren arteko erlazioa da.
 Egonkortasuna eta deriba: irteera seinalearen aldakuntza kanpo-faktoreak aldatzen direnean gertatzen dira.

 Bereizmena eta doitasuna 
Sentsore baten bereizmena irteera-magnitudean ikusten den sarrera-magnitudearen aldaketa txikiena da. Aldiz, doitasuna neurketan espero den errore handiena da. 

Bereizmenak doitasunak baino balio txikiagoa izan dezake. Adibidez, distantzia bat neurtzean bereizmena 0,01 mm-koa bada, baina doitasuna 1 mm-ekoa bada, orduan aldaketak hauteman daitezke neurtutako distantzian (0,01 mm-koa) baina ezin da ziurtatu 1 mm-etik beherako neurketa-errorerik dagoenik. Kasu gehienetan, gehiegizko bereizmen horrek alferrikako gehikuntza dakar sistemaren kostuan. Hala ere, sistema hauetan, neurketako erroreak banaketa normala edo antzekoa jarraitzen badu, errepikakortasuna doitasuna baino balio txikiagokoa izan daiteke. 

Alabaina, doitasunak ezin du bereizmenak baino balio txikiagoa izan, ezin baita ziurtatu neurriko errorea irteera-magnitudean ikus daitekeen sarrera-magnitudearen aldaketa minimoa baino txikiagoa denik. 

 Sentikortasuna 
Sentsore baten sentikortasunak adierazten du zenbat aldatzen den haren irteera neurtzen ari den magnitudea aldatzen denean. Adibidez, termometro batek Celsius gradu bakoitzeko 1 cm-eko merkurio desplazamendua erakusten badu, haren sentikortasuna 1 cm/°C-ekoa izango litzateke. Zenbait kasutan, sentsoreek neurtzen ari direna alda dezakete; hots, termometro batek likido bero baten tenperatura jaisten duenean. Sentsorearen tamaina txikitzeak inpaktu hori minimizatzen lagun dezake, baita beste onura batzuk ematen ere. 

 Aurrerapen teknologikoak 
Sentsoreen tamaina murrizteak, batez ere MEMS (sistema mikroelektromekanikoak) teknologiaren bidez, aurrerapen esanguratsuak lortu ditu neurketen abiaduran eta sentikortasunean. Orokorrean, mikrosentsoreek, ikuspegi makroskopikoekin alderatuz, erantzun-denbora azkarragoak eta sentikorragoak eskaintzen dituzte. Era berean, erabili eta botatzeko sentsoreak, neurketa puntualetarako edo iraupen laburreko neurketetarako sortuta daudenak, oso ezagunak egin dira ondorengo arrazoiengatik: kostu txikiagatik, erabiltzeko sinpletasunagatik eta fidagarritasunagatik. Ondorioz, ez dago birkalibrazioz eta kutsaduraz arduratu beharrik. 

 Ordenagailuetarako konexioa 
Ordenagailuetara konektatutako sentsoreek abantaila ugari dituzte; hala nola, irakurketak denbora errealean egiteko, datuak datu-baseetan gordetzeko eta analisi konplexuak egiteko gaitasuna. Konexio horiek monitorizatzeko, kontrolatzeko eta automatizatzeko aukerak handitzen dituzte hainbat eremutan.

 Neurketa-erroreen sailkapena 
Sentsore on bat sentikorra da propietate neurtuarekiko, ez da sentikorra bere aplikazioan aurki daitekeen beste edozein propietaterekiko eta ez du eragin behar neurtutako propietatean. Sentsore gehienek transferentzia-funtzio lineala dute. 

Sentsore baten seinale analogiko bat ekipo digital batean prozesatu edo erabili ahal izateko, seinale digital bihurtu behar da, bihurgailu analogiko-digital bat erabiliz.

 Sentsorearen desbideratzeak 
Sentsoreek ezin dutenez transferentzia-funtzio ideal bat erreplikatu, sentsorearen zehaztasuna mugatzen duten hainbat desbideratze mota gerta daitezke:

 Tarte mugatua: seinaleak maximoa edo minimoa lortzen du neurtutako propietateak mugak gainditzen dituenean.
 Sentikortasun- eta offset-erroreak: transferentzia-funtzioaren maldari eta elkarguneari eragiten diote.
 Ez-linealtasuna: neurtutako propietatearen eta irteeraren arteko erlazio idealaren desbideratzea da.
 Errore dinamikoak: neurketan izandako aldaketa azkar edo geldoek eragindakoak dira.
 Irteera-seinalea poliki-poliki aldatzen bada, neurtutako propietatea edozein dela ere, deriba gisa definitzen da. Hilabete edo urteetako epe luzeko deribazioa sentsorearen aldaketa fisikoek eragiten dute.
 Zarata eta histeresia: ausazko desbideratzeak eta sarrera-historialaren mendekoak dira.
 Kuantifikazio digitaleko eta aliasingeko errorea: sentsore digitaletan, bereizmen mugatuak eta laginketa eskasak eragindakoak dira.

Erroreak sistematikoak (zuzengarriak) edo ausazkoak (seinaleak prozesatuz murritz daitezkeenak) izan daitezke.

 Sentsore motak 
Ondorengo taulan sentsore elektroniko motak eta adibide batzuk ageri dira.
+Posizio lineala eta angeluarraPotentziometroAnalogikoaEncoderDigitalaHall sentsoreaDigitalaDesplazamendua eta deformazioaLuzapen-galgaAnalogikoaMagnetozorrotzakA/DMagnetorresistiboakAnalogikoaLVDTAnalogikoaAbiadura lineala eta angeluarraDinamo takometrikoaAnalogikoaEncoderDigitalaDetektagailu induktiboaDigitalaSerbo-inklinometroakA/DRVDTAnalogikoaGiroskopioakAzelerazioaAzelerometroakAnalogikoaSerbo-azelerometroakIndarra eta momentua (deformazioa)Luzapen-galgaAnalogikoaIndar-sentsoreaAnalogikoaMomentu-sentsoreaAnalogikoaOsagai anitzekoaAnalogikoaPresioaMintzakAnalogikoaPiezoelektrikoakAnalogikoaManometro digitalakDigitalaEmariaTurbinaAnalogikoaMagnetikoaAnalogikoaTenperatura-sentsoreakTermopareaAnalogikoaRTDAnalogikoaTermistore NTCAnalogikoaTermistore PTCAnalogikoaBimetala - TermostatoaI/OPresentzia-sentsoreakInduktiboakI/OKapazitiboakI/OOptikoakI/O eta analogikoaUkimen-sentsoreakKontaktuen matrizeaI/OAzal artifizialaAnalogikoaIkusmen artifizialaBideo-kamerakProzesamendu digitalaCCD edo CMOS kamerakProzesamendu digitalaHurbiltasun-sentsoreakAmaiera-korridorearen sentsoreaAnalogikoaSentsore kapazitiboakAnalogikoaSentsore induktiboakAnalogikoaFotoelektriko-sentsoreaAnalogikoaSoinu-presioaren sentsorea (akustikoa)MikrofonoaAnalogikoaAzidotasun-sentsoreakISFETAnalogikoaArgi-sentsoreakFotodiodoaAnalogikoaFotorresistentziaAnalogikoaFototrantsistoreaAnalogikoaFotoelektriko-gelaxkaAnalogikoaMugimendua atzemateko sentsoreakInertziazko sentsoreak
Magnitude batzuk beste batzuk neurtuz eta kalkulatuz kalkula daitezke; adibidez, mugikor baten abiadura azelerazioaren zenbakizko integraziotik abiatuta lor daiteke. Objektu baten masa, berriz, haren gainean egiten den grabitate-indarraren bidez ezagutu daiteke, masa ezaguna duen beste objektu batekin alderatuta.

 Erreferentziak 

 Bibliografia 
 M. Kretschmar and S. Welsby (2005), Capacitive and Inductive Displacement Sensors, in Sensor Technology Handbook, J. Wilson editor, Newnes: Burlington, MA.
 C. A. Grimes, E. C. Dickey, and M. V. Pishko (2006), Encyclopedia of Sensors (10-Volume Set), American Scientific Publishers. 
 Blaauw, F.J., Schenk, H.M., Jeronimus, B.F., van der Krieke, L., de Jonge, P., Aiello, M., Emerencia, A.C. (2016). Let’s get Physiqual – An intuitive and generic method to combine sensor technology with ecological momentary assessments. Journal of Biomedical Informatics, vol. 63, page 141–149.
 Ikus, gainera 

 Termistore
 Mikroelektronika

 Kanpo estekak 

  Sentsoreei buruzko apunteak
  Sentsoreen inguruko apunteak (EHU)
 Sensor de temperatura usando el puerto paralelo.
 Sensores – Conceptos generales.  Sentsore mota askori buruzko artikulu zehatza.
 Tipo de sensores. Elementuei eta erabilerei buruzko kontzeptuak.
 Sensores H2S. Konparazioa: sentsore elektrokimikoak eta egoera solidoa.
 Sensores para domótica e inmótica.
 Sensor de inundación.
 Sensores piezoeléctricos en la música.

Kategoria:Sentsoreak
Kategoria:Osagai elektronikoak
Kategoria:Automatizazioa
Kategoria:Teknopolisen bideoak dituzten artikuluak