Varias herramientas y dispositivos, desde teléfonos celulares hasta vehículos autónomos, han hecho que nuestras vidas sean más simples y convenientes. El sensor de presión es un ejemplo de gadget imprescindible en muchos campos.
¿Ha reflexionado sobre la inteligencia detrás de la bolsa de aire de su automóvil y cómo decide cuándo desplegarse? Cualquier cosa que tengas que entender se puede encontrar en el sensor de presión. Este instrumento compacto se utiliza para determinar la presión, la fuerza y la altura.
En este estudio en profundidad, aprenderemos sobre los sensores de presión, desde su funcionamiento hasta sus usos prácticos. Abróchese el cinturón y prepárese para escuchar sobre el sensor de presión, el caballo de batalla de la tecnología contemporánea.
¿Qué es un sensor de presión?
Un sensor de presión mide la presión del fluido convirtiendo la fuerza del líquido en una salida eléctrica. Los sensores de presión, utilizados en campos tan diversos como el transporte, la atención médica, la industria aeroespacial y la industria, están diseñados para detectar variaciones en la presión, la fuerza y el estrés. Dependiendo de su construcción, son capaces de medir una variedad de características relacionadas con la presión. Diferentes aplicaciones necesitan diferentes niveles de precisión y sensibilidad de los sensores de presión, que pueden ser eléctricos, mecánicos o electromecánicos.
Tipos de un sensor de presión
Una amplia variedad de sensores de presión tienen funciones y características especializadas. Algunos sensores de presión típicos incluyen:
- Una galga extensométrica es una delgada tira de metal cuya resistencia varía debido a la deformación mecánica producida por la presión y se utiliza en sensores de presión de galgas extensométricas. Los dispositivos electrónicos pueden leer estas variaciones porque se traducen en impulsos eléctricos.
- Los sensores de presión capacitivos miden la presión al medir la variación en la capacitancia causada por un cambio en el espaciado de las placas de un capacitor.
- Cuando se somete a tensión mecánica, el sensor de presión piezoeléctrico se basa en un cristal que produce una carga eléctrica.
- Los sensores que miden la presión ópticamente lo hacen mediante interferometría óptica. Se puede obtener una medida de presión midiendo la longitud de un camino de luz después de que la aplicación de fuerza lo haya alterado.
- Un tipo de sensor de presión es el sensor de presión resonante, que mide la presión utilizando la frecuencia de resonancia de un elemento vibratorio.
- Los sensores que se basan en las características magnéticas de una sustancia para determinar la presión se denominan sensores de presión magnética. Un sensor de campo magnético puede detectar la presión porque altera las características magnéticas del material.
¿Cómo funciona un sensor de presión?
Un sensor de presión debe traducir esa fuerza en una señal eléctrica para medir la presión de un fluido. Un sensor sensible a la presión funciona con la idea de que se induce un cambio en una característica física que se puede medir y traducir en una señal eléctrica en un elemento de detección deformado.
Diferentes sensores de presión tienen otros mecanismos de funcionamiento. Por ejemplo, una galga extensométrica es una delgada tira de metal cuya resistencia varía debido a la deformación mecánica debido a la presión y se utiliza en sensores de presión de galgas extensométricas. El circuito del puente de Wheatstone transforma estas variaciones en oposición en señales eléctricas.
Las variaciones en la capacitancia de un capacitor como resultado de desplazamientos en el espaciado de sus placas se utilizan en sensores de presión capacitivos. La presión se mide a través de un cambio en la capacitancia, que posteriormente se transforma en una señal eléctrica.
Los pressure sensor piezoeléctricos utilizan un cristal especial que produce una carga eléctrica cuando se somete a tensión mecánica. La carga producida puede detectarse y transformarse en una señal eléctrica como la que se usa para los sensores de presión.
El concepto de interferometría óptica está en el corazón de los sensores ópticos de presión. Se puede obtener una medida de presión midiendo la longitud de un camino de luz después de que la aplicación de fuerza lo haya alterado.
Los sensores de presión resonante utilizan la frecuencia resonante de un elemento que vibra para determinar la fuerza aplicada.
La presión se puede medir usando un sensor de presión magnético debido a las características magnéticas del material. Un sensor de campo magnético puede detectar la presión porque altera las características magnéticas del material.
La calibración es esencial para la precisión y reproducibilidad de todos los sensores de presión, independientemente de su mecanismo de funcionamiento subyacente. Cuando se debe calibrar un sensor de presión, sus lecturas se comparan con un punto de referencia establecido.
Aplicaciones de un sensor de presión
Además de su uso en los sectores del automóvil, médico, aeroespacial y de fabricación, los sensores de presión encuentran muchos otros servicios en todo el mundo. Los ejemplos de lugares típicos donde se utilizan sensores de presión incluyen:
Industria automotriz:
La industria automotriz depende en gran medida de los sensores de presión para diversas funciones, incluido el despliegue de bolsas de aire, el control de la presión de los neumáticos y el control del motor.
- Varios sensores, en particular sensores de presión, activan las bolsas de aire en los automóviles de hoy. El airbag se activa mediante un sensor de presión en caso de colisión, protegiendo al conductor y a los pasajeros de cualquier daño causado por el cambio rápido de presión.
- Los sistemas de monitoreo de presión de llantas (TPMS) usan sensores de presión para rastrear cuánto aire hay en cada llanta. Los neumáticos desinflados son una de las principales causas de accidentes de vehículos, pero los sensores TPMS pueden informar al conductor si la presión de los neumáticos cae por debajo de un umbral específico.
- La presión del colector, la presión del combustible y la presión del aceite son las únicas características que pueden medir los sensores de presión en los sistemas de gestión del motor. De estas medidas depende optimizar el rendimiento del motor, disminuir las emisiones y garantizar la seguridad.
Industria médica:
Los equipos médicos, incluidos los monitores de presión arterial, los ventiladores y las bombas de infusión, dependen de sensores de presión. Ayudan con el mantenimiento de medidas exactas y regulan el flujo y la presión del fluido.
- La presión arterial es la medida de la fuerza que la sangre ejerce sobre las paredes de las arterias, y los médicos la miden utilizando equipos llamados monitores de presión arterial. La hipertensión es un factor de riesgo significativo de enfermedad cardiovascular y accidente cerebrovascular; por lo tanto, la lectura precisa de la presión arterial es esencial para el diagnóstico y el tratamiento.
- Los sensores que miden la presión y el flujo de aire se utilizan en los ventiladores para controlar la salud de las personas que no pueden respirar de forma independiente. Proporcionar la cantidad correcta de oxígeno a un paciente requiere una presión y un flujo de aire ajustados. regulación
- Se puede controlar el flujo de fluidos y fármacos intravenosos (IV) utilizando bombas de infusión, que emplean sensores de presión. Medir la presión con precisión es fundamental para evitar problemas y maximizar el bienestar del paciente durante la administración del fármaco.
Industria aeroespacial:
La medición de altitud, el control de la presión de la cabina y la detección de la presión del sistema de combustible son solo algunos de los muchos usos de los sensores de presión de los aviones. Ayudan a maximizar la eficiencia y garantizar la seguridad en situaciones de alta presión.
- Los sensores de presión se emplean en los altímetros para detectar el cambio en la presión del aire que se produce con el aumento de la altitud. Estos datos son vitales para que los pilotos mantengan una distancia segura y eviten accidentes.
- Los sensores de presión se utilizan en las cabinas de los aviones para mantener a los pasajeros seguros y cómodos al controlar constantemente la presión del aire. Los cambios en la presión de la cabina que pueden ser incómodos o incluso peligrosos para los pasajeros y la tripulación pueden detectarse y evitarse con la ayuda de los sensores.
- Los sistemas de combustible de los aviones utilizan sensores de presión para controlar la presión del combustible y detectar posibles fugas. La prevención de catástrofes catastróficas causadas por fallas en el sistema de combustible requiere lecturas de presión precisas.
- Estos son algunos de los muchos contextos en los que los sensores de presión pueden ser útiles. A medida que se desarrolle la tecnología, es probable que haya nuevas y emocionantes aplicaciones para los sensores de presión.
Conclusión
Los sensores de presión juegan un papel esencial en muchos campos y tecnologías diferentes. Transforman la presión que ejerce un usuario en una señal eléctrica que luego se puede examinar. El desarrollo de sensores de presión ha llevado a una mejora espectacular en la precisión y fiabilidad de las mediciones y el control de la presión en muchos campos necesarios, como la seguridad de los vehículos, la tecnología sanitaria y la ingeniería aeroespacial. Los sensores de presión están expandiendo sus aplicaciones en monitoreo ambiental, equipos deportivos, robótica y más a medida que la tecnología mejora. Es posible sobreestimar la importancia de los sensores de presión, que se utilizan en varios campos para garantizar la seguridad, optimizar el rendimiento y aumentar la productividad.