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Sensores Inteligentes

Uno de los modernos avances en los sistemas de automatización ha sido el desarrollo y aplicación de los “sensores inteligentes”. Estos son la integración del transductor con el microprocesador en una unidad, logrando capacidades de medición y de procesamiento en una pequeña unidad; además, se agregan capacidades de comunicación, configuración, manejo de energía, autodiagnóstico y autocalibración.

Lo anterior ha sido factible por el extraordinario desarrollo de la microelectrónica que ha logrado la integración en una unidad de los sensores o transductores con los circuitos integrados de alta densidad usados en electrónica de instrumentación y los microcontroladores. Entre las características singulares de los SI se incluye poseer una memoria en estado sólido grabada con las especificaciones que individualiza completamente al dispositivo con datos como fabricante, modelo, número de serie, rango de medición, parámetros de calibración, rutinas de autochequeo. Adicionalmente, integran capacidades de programación de tareas grabadas en su memoria. Internamente, cuentan con conversores AD/DA que permiten el procesamiento de datos analógicos y digitales. Por otra parte, poseen un sofisticado manejo de la alimentación de energía, característica relevante para aquéllos colocados en lugares remotos.


Los sensores inteligentes en la Automatización

Uno de los usos inmediatos de los SI es en automatiza-ción, donde se destacan dos aplicaciones relevantes: a) distribuir la inteligencia del control, formando parte de sistemas de control local, con toma de decisiones "in situ"; y b) facilitar la implementación de sistemas de automatización jerárquicos, con su capacidad de comunicar la información a los centros de control para la toma de decisiones de mayor nivel; sistemas SCADA anteriormente indicados.

En el ámbito local, los SI forman parte de los lazos de control, On-off, PID o con esquemas de control más sofisticados para el control de los procesos locales. Las funciones más importantes son la unión entre el elemento sensor o transductor, el procesamiento de los datos, las rutinas de control y la generación de la señal de comando para los equipos de accio-namiento.

En el ámbito global, capturan señales físicas por los sensores, procesan y manipulan estas señales, las convierten en datos, los envían a centros de control central donde se realiza la automatización y supervisión global del sistema. Para realizar estas labores tienen capacidades de preprocesa-miento de datos, sistemas de transmisión de datos según protocolos estándares de la industria; RS232, RS485, I2C, Bluetooth. Capacidades de conversión de AD y DA, manejo de diferentes medios de comunicación; cable, fibra, RF.


Normativa

La norma IEEE1451 es una familia de estándares para los Sensores Inteligentes que establecen las características, funcionalidades y especificaciones técnicas de estos dispositivos en las diferentes aplicaciones y usos. Hay siete capítulos que abarcan desde la conexión física; características de las señales eléctricas, tanto analógicas como digitales; protocolos de comunicaciones; requerimientos de software; conexión en redes inalámbricas y alámbricas; interfaces de comunicación RS485/232; integración a buses de campo; y aplicación en redes de automati-zación abiertas. El estándar permite reducir el tiempo y dificultad asociado con la configuración de los equipos sensores, y establecer un método universal para desarrollar sensores plug & play.

Las aplicaciones son muy variadas e incluyen equipos de seguridad personal y de hogares, manejo de edificios inteligentes, manejo de máquinas y equipos a nivel industrial, equipamiento de aviónica y redes de detección de condiciones ambientales. Algunas de las aplicaciones pioneras de estos dispositivos son desarrollo de microacelerómetros para uso en vehículos, medidores de presión en la industria, sensores inerciales en aviónica, sensores de oxígeno, medidores de temperatura, implementación de micromáquinas, integración en tarjetas inteligentes, redes de sensores inalámbricos para comunicar datos distribuidos.


Conclusiones

Según los fabricantes e ingenieros que trabajan con los SI, se concluye:

Contribuyen efectivamente en un incremento de la integridad y confiabilidad de los sistemas de automatización, ya que son menos propensos a fallas; incluso incorporan rutinas de detección de fallas.

La implementación de redes permite optimizar la operación global de los procesos, ya que es posible implementar un manejo armónico de todas los subprocesos, independiente de su distribución geográfica.

Se espera una reducción de los costos de mantenimiento e instalación de esquemas de automatización trabajando con señales y protocolos de comunicación estándares.

Hay un desarrollo en las interfaces hombre-máquina consiguiendo una comunicación más inteligible para el operador.

Se implementarán redes de senso-res distribuidos geográficamente o en una planta industrial enviando información a un centro de recopilación de datos para efectuar mediciones y decisiones zonales.

Otra de las áreas de desarrollo es incluir transmitter en el sensor y formar redes inalámbricas con comunicación en RF, evitando los cableados y la posición fija.

En un futuro próximo los sensores incluirán el sensor, un núcleo de procesamiento de alta velocidad y capacidad, gran cantidad de memoria, elementos de comunicación tanto alambrado como inalámbrico, de tal manera que se programe y monitoree en forma local o remota.

Un sistema electrónico de identificación individual.

Por Luis Camilla, Director de las Carreras de Ingeniería de Ejecución en Electricidad y Electrónica, e Ingeniería de Ejecución en Automatización de Procesos Industriales de DuocUC Antonio Varas.
Junio 2006
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Comentarios acerca de este artículo
Ignacio Moreno Reyes Codim srl (23/12/2009)

interesante. ingrese a un moderno edificio, iva entrando se prendian las luces, me alejaba se apagaban todo automaticamente. cuanto ahorro de energia en ello, deberia conocerse masivamente para ahorrar energia en los hogares.

Jose Flores estudiante (14/09/2009)

Muy interesante, estoy a mitad de un trabajo para la incubación de una empresa y tenemos dos proyectos, dinero electrónico en trajetas con tecnología RFID y y el otro es acerca de sensores inteligentes y ecológicos para los semáforos. Ha sido de mucha utilidad toda la información.

Esteban Ceballos vitel S.A (28/07/2006)

Un muy buen artículo profesor, da la casualdad de que yo me desempeño en este campo en mí empresa y es muy interesante la difusión tecnológica para inserción en el mercado.

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