Sensores Digitales

SENSORES DIGITALES

Conceptos Básicos

 Sensores Digitales

     Los sensores digitales son aquellos que frente a un estímulo pueden cambiar de estado ya sea de cero a uno o de uno a cero, en este caso no existen estados intermedios y los valores de tensión que se obtienen son únicamente dos, 5V y 0V.

Tipos de Sensores Digitales

     Se distinguen dos tipos de sensores digitales, los primero ofrecen directamente una señal digital a partir de una entrada analógica; este grupo lo forman los codificadores de posición. El segundo tipo es el de los sensores que se basan en un fenómeno físico de tipo oscilatorio, traducido posteriormente por un sensor modulador convencional. Los sensores de este grupo se denominan autorresonantes, de frecuencia variable, o casidigitales y necesitan un circuito electrónico posterior (un contador) para obtener la señal digital deseada.

Sensores Ultrasonidos

     Un sensor de ultra sonidos es un dispositivo para medir distancias. Su funcionamiento se basa en el envío de un pulso de alta frecuencia, no audible por el ser humano. Este pulso rebota en los objetos cercanos y es reflejado hacia el sensor, que dispone de un micrófono adecuado para esa frecuencia.

     Midiendo el tiempo entre pulsos, conociendo la velocidad del sonido, podemos estimar la distancia del objeto contra cuya superficie impacto el impulso de ultrasonidos.

Funcionamiento de sensor Ultrasonido

     El sensor se basa simplemente en medir el tiempo entre el envío y la recepción de un pulso sonoro. Sabemos que la velocidad del sonido es 343 m/s en condiciones de temperatura 20 ºC, 50% de humedad, presión atmosférica a nivel del mar. Transformando unidades resulta

     Es decir, el sonido tarda 29,2 microsegundos en recorrer un centímetro. Por tanto, podemos obtener la distancia a partir del tiempo entre la emisión y recepción del pulso mediante la siguiente ecuación.

     El motivo de divir por dos el tiempo (además de la velociad del sonido en las unidades apropiadas, que hemos calculado antes) es porque hemos medido el tiempo que tarda el pulso en ir y volver, por lo que la distancia recorrida por el pulso es el doble de la que queremos medir.

Sensor HC-SR04

          El HC-SR04 es un sensor ultrasónico de bajo costo que no sólo puede detectar si un objeto se presenta, como un sensor PIR (Passive Infrared Sensor), sino que también puede sentir y transmitir la distancia al objeto. Tienen dos transductores, básicamente, un altavoz y un micrófono. Ofrece una excelente detección sin contacto (remoto) con elevada precisión y lecturas estables en un formato fácil de usar. El funcionamiento no se ve afectado por la luz solar o el material negro como telémetros ópticos (aunque acústicamente materiales suaves como telas pueden ser difíciles de detectar). La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 °C) es de 343 m/s. (por cada grado centígrado que sube la temperatura, la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s)

Características técnicas

• Los módulos incluyen transmisores ultrasónicos, el receptor y el circuito de control.
• Número de pines:

* VCC: Alimentación +5V (4.5V min – 5.5V max)

* TRIG: Trigger entrada (input) del sensor (TTL)

* ECHO: Echo salida (output) del Sensor (TTL)

* GND

• Corriente de reposo: < 2mA
• Corriente de trabajo: 15mA
• Ángulo de medición: 30º
• Ángulo de medición efectivo: < 15º
• Detección de 2cm a 400cm o 1" a 13 pies (Sirve a más de 4m, pero el fabricante no garantiza una buena medición).
• “Resolución” La precisión puede variar entre los 3mm o 0.3cm.
• Dimensiones: 45mm x 20mm x 15mm
• Frecuencia de trabajo: 40KHz

Funcionamiento

• Enviar un Pulso "1" de al menos de 10uS por el Pin Trigger (Disparador).

• El sensor enviará 8 Pulsos de 40KHz (Ultrasonido) y coloca su salida Echo a alto (seteo), se debe detectar este evento e iniciar un conteo de tiempo.

• La salida Echo se mantendrá en alto hasta recibir el eco reflejado por el obstáculo a lo cual el sensor pondrá su pin Echo a bajo, es decir, terminar de contar el tiempo.

• Se recomienda dar un tiempo de aproximadamente 50ms de espera después de terminar la cuenta.

• La distancia es proporcional a la duración del pulso y puedes calcularla con las siguiente formula (Utilizando la velocidad del sonido = 340m/s):

Distancia en cm (centímetros) = Tiempo medido en us x 0.017