Electrónica
SENSORES PARA ARDUINO
Ago
Cuando se está trabajando en algún prototipo o proyecto, ya sea industrial, domestico o escolar, en ocasiones es necesario conocer la medida de ciertas variables, a fin de que el sistema diseñado funcione con base en las necesidades que se le están planteando satisfacer. En el siguiente articulo podrá encontrar información referente a algunos sensores ultrasónicos y de temperatura usados comúnmente en conjunto con la tarjeta de desarrollo Arduino. Sin embargo, no son exclusivos de esta, pueden ser usados con algunas otras placas que se encuentran en el mercado.
SENSORES ULTRASONICOS
Principio de funcionamiento
Para entrar de lleno en el principio de funcionamiento, es importante conocer qué es la eco localización, la cual se basa en el uso de ondas sonoras y ecos para determinar la ubicación de los objetos en el espacio. Los murciélagos, por ejemplo, emiten ondas sonoras por sus bocas o nariz, cuando estas impactan en un objeto producen ecos. El eco rebota del objeto y el sonido es percibido por los odios del murciélago cuando vuelve (Fig. 1).
El sensor ultrasónico consta de dos 2 transductores (cilindros de metal), de forma analógica al anterior ejemplo, se emiten pulsos de sonido ultrasónico de 40 KHz por uno de sus dos transductores, al momento que el sonido rebote de algún objeto presente, el eco es captado por el segundo transductor. Al momento de recibirlos produce un pulso de salida cuyo ancho se puede utilizar para determinar la distancia recorrida por el pulso emitido.
HC-SR04
El sensor ultrasónico HC-SR04 es un sensor de distancia utilizado para proyectos escolares debido a su excelente relación costo-beneficio, por tanto, es optimo para una gran variedad de aplicaciones. Además, cuenta con un rango de medición de 2 cm a 4m.
ULTRASÓNICO RESISTENTE AL AGUA JSN-SR04T
Utilizado para medir distancias entre 25 cm y 4 m, es ideal para usarse en espacios abiertos debido a su resistencia al agua.
ULTRASÓNICO US-100
Sensor usado para medir distancias entre los 2 cm y los 4.5 m, destaca por su tamaño compacto, su precio y su precisión. Asimismo, incorpora un sensor de temperatura que le permite compensar y corregir los resultados de medición.
SENSORES DE TEMPERATURA
Se define como temperatura al promedio de la energía cinética de las partículas de un cuerpo, sustancia o sistema. Cuando se desea controlar o monitorear esta variable, es necesario escoger un sensor que se adapte al rango de medición y la exactitud que se requiere. En el siguiente apartado se observan algunos sensores que pueden ser usados cuando se está trabajando con Arduino.
LM35
Sensor cuya salida analógica en volts es directamente proporcional a la temperatura que se está midiendo, es decir, cada 10 mV equivalen a un grado Celsius. Cuenta con un rango que va desde los -55ºC (-550mV) hasta 150ºC (1500 mV), con una precisión del 0.5ºC.
TMP36
Trabaja de forma muy similar que el anterior sensor, cuenta con un rango que va de −40°C a 125 °C, con una precisión de 1°C a +25°C y ±2°C en el intervalo de -40 °C a 125 °C.
DHT11
Es un sensor digital (Periodo de muestreo de 1 segundo) que mide la temperatura y la humedad relativa (cantidad de vapor de agua en el aire). Es un sensor menos preciso y con un rango de temperatura corto de 0 a 50ºC con una precisión de ±2 °C. Asimismo, detecta la humedad en un intervalo del 20 a 90% ±5%.
DHT22
Un sensor muy similar al anterior, con la diferencia de que este cuenta con un rango de medición más amplio, en temperatura abarca desde los -40°C a 80ºC ±0.5 °C y en humedad de 0 a 100% ±2%. Además, cuanta con un periodo de muestreo de 2 segundos.
BMP180
Es un sensor dual que permite medir la presión barométrica y la temperatura. El rango de presión va de los 300 Pa a 1100 hPa y de temperatura de 0ºC a 65ºC con una exactitud de ±0.5 º C a 25ºC. También cuenta con comunicación por medio del protocolo I2C.
BME280
Es un sensor que puede pedir 3 variables: presión atmosférica, temperatura y humedad relativa. Cuenta con una alta precisión y linealidad, se conecta al Arduino a través del protocolo I2C o SPI.
Rangos de medición:
- Presión 300 Pa a 1100 hPa ±1 Pa
- Temperatura: -40°C a 85°C ±1 °C
- Humedad Relativa: 0-100% RH ±3%
LM75
El sensor de temperatura LM75 es otra alternativa para la medición de la temperatura, cuenta con un rango entre los -55ºC a 125ºC con una exactitud de ±2ºC. Además, tiene comunicación I2C.
RTD (PT100)
Sensores fabricados con platino con una resistencia de 100Ω a una temperatura de 0ºC, el principio de funcionamiento, se basa en que a medida que aumenta la temperatura la resistencia del metal cambia.
TERMOPAR
Está compuesto por dos metales distintos que producen un voltaje en función de la diferencia de temperaturas entre uno de los extremos comúnmente llamado unión caliente y el otro denominado unión fría o de referencia (Fig 13).
La principal desventaja del termopar es su exactitud, ya que en pocas ocasiones consiguen errores menores a 1 grado Celsius.
En el mercado existen diferentes tipos de termopares: J, K, E y T, en la siguiente tabla se muestran los rangos de temperatura y la precisión:
Hablando específicamente del termopar tipo K, al usarlo con el Arduino se ocupa un módulo MAX6675, el cual cuenta con la electrónica necesaria para amplificar, compensar y convertir a digital la diferencia de potencial generada por el termopar.
APLICACIONES
Los de temperatura cuentan con una amplia gama de aplicaciones como, por ejemplo, el control de temperatura de un tanque, alarmas contra incendios, mantener la temperatura constante en un deshidratador de alimentos, asimismo, para el monitoreo de un cuarto o exteriores.
Finalmente, los sensores ultrasónicos suelen ser usados en proyectos de detección, por ejemplo, en el conteo de botellas de salida de una línea de producción o en un robot que necesite evadir obstáculos. Además, pueden ser adaptados como sensores de nivel para detectar los niveles de líquidos en contenedores.
Para conseguir sensores ultrasónicos y de temperatura compatibles con Arduino, así como información adicional, los podrás encontrar en los siguientes links:
