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Sistemas embebidos

Maestro:

José Marcos Puente Medina

4°H

“SENSORES - PROYECTO INTEGRADOR”

Integrantes

Alcaraz Tafoya Alexis

Aguilar Jonni Eduardo

Ayala Gaspar Aldo Orlando

Valencia Fletes Mayré Orelly

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Sensores

Llamamos sensor a un dispositivo que mide de manera automática una variable,

como por ejemplo la temperatura, la presión o inclusive el régimen de giro, entre

otras cosas.

Los sensores, básicamente, transforman o reproducen un determinado fenómeno

físico en una “señal” que puede ser una unidad de medida (como en el caso de los

termómetros o barómetros), en sonidos (como los sistemas de seguridad por

alarma) o en acciones específicas (por ejemplo, cuando abrimos la puerta de un

cajero automático mediante el ingreso de una tarjeta magnética). Este proceso se

conoce en el ámbito de las ciencias como transducción, lo que constituye en la

conversión de un dato en una información en un "lenguaje" diferente.

Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas

(luz, magnetismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se

realiza en tres fases:

- Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida

una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física.

- La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal,

cuya salida es un voltaje.

- El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de

salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D

transforma la señal de tensión continua en una señal discreta.

Características de un sensor

● Precisión: es el error de medida máximo esperado.

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● Exactitud: especifica la diferencia entre el valor medido y el valor real de la

variable que se está midiendo.

● Conformidad o repetitividad: el grado con que mediciones sucesivas difieren

unas de las otras.

● Resolución: es el cambio más pequeño que se puede medir.

● Precisión se compone de las características de conformidad y resolución.

● Sensibilidad: viene dado por el mínimo valor de la variable medida que

produce un cambio en la salida.

● Error: es la desviación entre valor verdadero y valor medido.

● Linealidad: nos indica que tan cerca está la correlación entre la entrada y la

salida a una línea recta.

● Rango es la diferencia entre el mayor valor y el menor valor que se puede

medir.

● Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depende de cuánto varíe la

magnitud a medir.

Tipos de sensores

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 (hablando en términos de lógica digital)

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en este caso no existen estados intermedios y los valores de tensión que se

obtienen son únicamente dos, 5V y 0V (o valores muy próximos), es decir son

aquellos que dan como salida una señal codificada en forma de pulsos o en forma

de palabra digital en cualquier tipo de sistema, codificación binaria, BCD, entre

otros.

Sensores analógicos

Un sensor analógico es aquel que, como salida, emite una señal comprendida por

un campo de valores instantáneos que varían en el tiempo, y son proporcionales a

los efectos que se están midiendo; por ejemplo, un termómetro es un dispositivo

analógico. la temperatura se mide en grados que pueden tener, en cualquier

momento determinado, diferentes valores que son proporcionales a su indicador, o a

su "salida" en caso de un dispositivo electrónico.

Diferencia entre analógicos y digitales

La diferencia entre un sensor analógico y uno digital es que el digital solo se activa

cuando el sensor pasa de 0V a 5V o al revés, y cualquier valor entremedio de estos

dos valores, lo redondeará a su valor más cercano, es decir que, si el sensor hace

una lectura de 3,4V, este entenderá que el sensor está trabajando a 5V. En cambio,

un sensor analógico puede detectar pequeñas diferencias de voltaje en función de

los cambios sufridos por las variables físicas medidas. La resolución de las entradas

analógicas de es de 10 bits, esto quiere decir que puedes detectar hasta 210=1024

valores intermedios

entre 0 y 5V, con lo que

puedes detectar

cambios de Voltaje

de 4,9mV.

Transductores

El transductor es un dispositivo que tiene la misión de traducir o convertir una señal

física en otra distinta entendible por el sistema, es decir convierte una señal no

interpretable por el sistema, en otra variable interpretable por dicho sistema.

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Un transductor es el dispositivo que transforma una magnitud física (mecánica,

térmica, magnética, eléctrica, óptica, etc.) en otra magnitud, normalmente eléctrica.

Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés.

Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los

calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares

(temperaturas), los velocímetros (velocidad).

Cualquier sensor o transductor necesita estar calibrado para ser útil como

dispositivos de medida. La calibración es el procedimiento mediante el cual se

establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida.

Interfaz del sensor y detector

Las interfaces de los detectores y sensores son interfaces que conectan un sistema

de procesadores a un sensor que informa o detecta el estímulo físico o estado. Esto

forma el puente entre un procesador y el mundo real. Existe una amplia variedad de

interfaces disponibles y pueden incluir funciones como el Almacenamiento y la

adquisición de datos (DAS), amplificación de la señal, procesamiento y conversión

de señales entre señales analógicas y digitales (ADC).

Para comunicarse con un sistema de procesadores, las interfaces de los detectores

y sensores tienen buses digitales. Estas son generalmente interfaces seriales I2C y

SPI, sin embargo, los sensores de velocidad más alta pueden requerir interfaces de

velocidades más altas (por ejemplo, los convertidores analógico a digital pueden

tener interfaces LVDS de alta velocidad para satisfacer las tasas de muestreo de

alta conversión). Es común que las interfaces permitan que el sensor esté ubicado

de forma físicamente independiente a la placa del procesador para permitir su

instalación física donde se requiera. Se debe tener gran cuidado para asegurarse de

que el ruido de la interfaz digital no afecte la precisión de medición del sensor o

detector.

Los sensores pueden incluir ADC para convertir el nivel analógico de un sensor a un

valor digital para la comunicación con el sistema del procesador. Es posible que se

requieran mediciones analógicas en dispositivos como los sensores capacitivos

(proximidad, nivel de agua, tacto), de presión y temperatura. Otros detectores

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pueden tener un nivel de detección que crea un evento. Un ejemplo de esto es un

detector de humo. La adquisición de datos requiere la integración de la memoria

para almacenar los valores de los sensores o los eventos de detección. Es posible

que se requieran ciertos controles para configurar el sensor, y estos generalmente

son establecidos por los registros que pueden ser escritos por el indicador de

software que se ejecuta en el procesador.

Muchos sensores modernos se basan en sistemas micro-electromecánicos (MEM).

Estos son dispositivos grabados en silicio que incorporan elementos mecánicos y

eléctricos. Dichos dispositivos incluyen giroscopios y acelerómetros. Estos tienden a

tener interfaces seriales integradas. Otros dispositivos como los sensores de

reluctancia adaptan las señales altamente variables de las bobinas de detección de

inductancia para producir pulsos digitales que pueden ser leídos por las

interrupciones de los procesadores para derivar información de sincronización.

Las interfaces de los detectores y sensores se utilizan en muchas aplicaciones,

incluidos los mercados automotrices e industriales. Estos mercados requieren

comunicaciones sólidas y confiables que se ajustan a sus sistemas estándar.

Pueden incluir monitoreo de falla de bus. Algunos sensores tienen interfaces

seriales de un cable extremadamente eficientes (pero lentas), donde la interfaz

serial se comparte con la fuente de alimentación del dispositivo.

Sensores de humedad

El sensor de humedad es un aparato de lectura utilizado en espacios interiores para

controlar la humedad del aire y la temperatura. Las magnitudes medidas por el

sensor de humedad se transforman en una señal eléctrica normalizada, cuya

intensidad suele estar comprendida entre 4 y 20 mA. Un material semiconductor es

el encargado de determinar con precisión los valores de humedad y temperatura

que se corresponden con la señal emitida.

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AM2320 DC 3.1-5.5V Temperatura y humedad capacitivas digitales Sensor Módulo Bus único / I2C Reemplazo de señal de salida SHT10 SHT10 ± 0.5 ℃ / ± 3% RH

Mex$ 58.12 Descripción: AM2320 El sensor digital de temperatura y humedad es un tipo de sensor complejo de temperatura y humedad con salida de señal digital calibrada. El sensor incluye un elemento capacitivo de detección de humedad y un elemento de medición de temperatura integrado de alta precisión, y está conectado con un microprocesador de alto rendimiento. El producto tiene calidad excelente, respuesta ultra rápida, capacidad antiinterferente, rentable y así sucesivamente.

AM2320 el modo de comunicación adopta único bus, estándar I2C dos métodos de comunicación. Los dos modos de comunicación se pueden cambiar libremente, el usuario es libre de elegir, fácil de usar, amplia gama de aplicaciones. Rango de aplicación: HVAC, deshumidificador, equipos de prueba y prueba, bienes de consumo, automoción, control automático, registrador de datos, estación meteorológica, electrodomésticos, médicos y otros relacionados con la humedad de control, la humedad de medición y control. Productos Destacados: Intercambiable completamente, bajo costo, estabilidad a largo plazo, humedad relativa y medición de la temperatura, transmisión de señal de larga distancia, salida de señal digital, calibración precisa, bajo consumo de energía, interfaz de bus de interfaz digital estándar, I2C interfaz de bus estándar, el modo de comunicación puede ser libre elegir. Parámetro técnico: Rango de medición Rango de temperatura: -40 - + 80 ℃, rango de humedad: 0-99.9% RH Precisión (ambiente de 25 ℃) Valor exacto de la temperatura: ± 0.5 ℃, valor exacto de la humedad: ± 3% RH (10 ... 90% RH) Poder de resolución Temperatura: 0.1 ℃, humedad: 0.1% RH Valor de atenuación Temperatura: <0.1 ℃ / año, humedad: <1% HR / año Sensor type Temperatura: sensor de tipo de resistencia, humedad: sensor capacitivo Tiempo de respuesta Temperatura: 5s, humedad: 5s 1 / e (63%) Rango de temperatura de funcionamiento: -40 - + 80 ℃ Fuente de alimentación: DC 3.1-5.5V Señal de salida: bus único / señal I2C Material de la carcasa: PC plástico Dimensión: 15 x 12.1 x 4.5mm https://www.banggood.com/es/AM2320-DC-3_1-5_5V-Digital-Temperature-And-Humidity-Sensor-Single-Bus-I2C-Signal-Output-p-1174728.html?rmmds=detail-left-hotproducts__4&cur_warehouse=CN

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5 Sensor De Humedad Hih-4000-001 Marca Honeywell

$400.00 MXN

El sensor de humedad HIH-4000-001 tiene un encapsulado SIP de 3 pines, con un salida de interfaz Analógico y soporta una alimentación de 4 -> 5.8 VDC, ideal para aplicaciones de pruebas académicas de Laboratorio. La serie HIH-4000 se ha diseñado específicamente para

usar en aplicaciones OEM. Estos sensores utilizan una

salida de tensión casi lineal que realiza una entrada directa a un controlador u otros

dispositivos posibles.

Son ideales para sistemas que funcionan con batería de drenaje bajo con un

consumo típico de energía de solo 200 µA.

Aplicaciones potenciales:

Equipos de refrigeración

Equipo de aire acondicionado y climatización

Equipamiento médico

Secado

Meteorología

Sistemas de alimentación por batería

Conjuntos OEM

Características:

Carcasa de plástico termoestable moldeada

Salida de tensión casi lineal frente a %HR

Capacidad de intercambio de corte con láser

Precisión mejorada, respuesta rápida

Tiempo de respuesta rápido

Rendimiento de deriva baja, estable

Resistente a las sustancias químicas.

https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-612216739-5-sensor-de-humedad-hih-

4000-001-marca-honeywell-_JM

Sensor De Humedad Resistivo Hr 202

$29.00 MXN

CARACTERISTICAS:

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Rango de funcionamiento: humedad (20-95% de humedad relativa) temperatura (0-60celsius) Fuente de alimentación: 1.5 V AC Frecuencia de operación: 500 HZ-2 kHz Potencia nominal: 0.2 mW Impedancia central: 31kO (a 25 grados celsius, 1 khz, 1 V ac, 60% hr) Impedancia rango: 19.8-50.2k O (a 25 grados celsius, 1 khz, 1 V ac, 60% hr) Precisión: +-5% RH Histéresis: +-1% RH Estabilidad a largo plazo: +-1% rh/año Tiempo de respuesta: <10 S Dimensiones: 12mm ancho,15mm largo,5mm espesor https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-600528544-sensor-de-humedad-resistivo-hr-202-_JM

Sensores de temperatura Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en señales eléctricas que son procesados por equipo eléctrico o electrónico. Hay tres tipos de sensores de temperatura, los termistores, los RTD y los termopares. El sensor de temperatura, típicamente suele estar formado por el elemento sensor, de cualquiera de los tipos anteriores, la vaina que lo envuelve y que está rellena de un material muy conductor de la temperatura, para que los cambios se transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que se conectarán el equipo electrónico. El termistor está basado en que el comportamiento de la resistencia de los semiconductores es variable en función de la temperatura. Un RTD es un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. El termopar, también llamado termocupla y que recibe este nombre por estar formado por dos metales, es un instrumento de medida cuyo principio de funcionamiento es el efecto termoeléctrico.

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Un material termoeléctrico permite transformar directamente el calor en electricidad, o bien generar frío cuando se le aplica una corriente eléctrica. El termopar genera una tensión que está en función de la temperatura que se está aplicando al sensor. Midiendo con un voltímetro la tensión generada, conoceremos la temperatura.

5pcs Geekcreit® DHT22 / AM2302 Sensor Digital de Humedad de Temperatura Reemplazar SHT15 Logger

Mex$ 410.03 Descripción: Tipo: DHT22 / AM2302. Resolución de precisión: 0.1. Rango de humedad: 0-100% RH. Gama de la temperatura: -40 ~ 80 ℃.

Precisión de la medida de humedad: ± 2% RH. Precisión de la medición de la temperatura: ± 0.5 ℃. Característica:

Paquete de 4 patillas Ultra-baja potencia. No hay componentes adicionales. Excelente estabilidad a largo plazo. Toda la calibración, salida digital. Completamente intercambiable. Transmisión de señal de larga distancia. Medición de humedad relativa y temperatura. https://www.banggood.com/es/5Pcs-DHT22AM2302-Digital-Temperature-Humidity-Sensor-Replace-SHT15-Logger-p-1044847.html?cur_warehouse=CN

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➢ Descripción

El DHT11 Sensor de Temperatura y Humedad es un sensor que permite mediciones de temperatura y humedad relativa (RH). El sensor posee una interfaz serial propietaria, que solo requiere de un pin para comunicarse con un microcontrolador. Este sensor, aunque es algo lento y no muy preciso es ideal cuando el costo es una preocupación, resulta entonces ideal para las aplicaciones escolares y de hobby. Características del DHT11 Sensor de Temperatura y Humedad:

● Muy bajo costo. ● Compatible con sistemas electrónicos operando a 3 y 5 volts. ● Corriente máxima de 2.5 mA cuando se realiza la conversión. ● 0 – 80 % Humedad relativa, precisión del 5%. ● 0- 50 °C de temperatura, precisión ±2°C. ● Frecuencia de muestreo: No más de 1 Hz. ● 4 pines de conexión espacio de 0.1 pulgadas. ● No requiere componentes activos externos.

https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-556312021-sensor-de-temperatura-y-humedad-dht11-refactron-_JM?gclid=CjwKCAjws6jVBRBZEiwAkIfZ2nF9lZUqqySaUfOQYEgXBxkKnRUoqq3b_TAuxqAwVZd6t-pL32BrnhoCJ1QQAvD_BwE

LM35 Sensor de temperatura TeslaBEM

$39.00 MXN

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Características: El LM35 es un sensor de temperatura analógico, con una precisión calibrada de 1ºC. No necesita circuitería externa ni ajustes de calibración para funcionar, su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. La salida es lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV, el empaquetado de estes sensor es through-hole TO-92. Es ideal para aplicaciones remotas ya que consume menos de 60 mA de corriente. Es compatible con Arduino, PIC, EMBED, AVR o cualquier microcontrolador. Especificaciones: -Calibrado en centígrados -Factor de escala lineal 10.0 mV/°C -Rango de medición de ?55° a +150°C -Ideal para aplicaciones remotas -Bajo costo -Funciona de 4-30 V -Consumo menor a 60 uA -Baja impedancia https://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-606499425-sensor-de-temperatura-digital-ds18b20-_JM

Sensores de calidad de aire Los sensores de calidad de aire son dispositivos usados para la detección de contaminantes en el aire. Esto incluye partículas, contaminantes y gases nocivos que pueden ser perjudiciales para la salud humana. Se utilizan en aplicaciones como el monitoreo de la calidad del aire, la detección de gas en industrias, controladores de combustión y generadores de oxígeno en aviones. Los sensores de compuestos orgánicos volátiles (VOC) disponibles son capaces de detectar químicos volátiles y contaminantes olorosos.

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SENSOR DE GAS MG-811 MG811 (CO2) DIOXIDO DE CARBONO $1,670.00 Sensor de Gas MG-811 MG811 (CO2) Dioxido de Carbono. Sensor de gas MG-811 CO2 Dioxido de carbono ideal para detección del mismo gas. Tiene la sensibilidad ajustable para tener una lectura adecuada al sistema particular. El sensor tiene un tamaño pequeño y es muy práctico y sencillo de utilizar. El módulo tiene una salida digital a través de un

comparador con umbral ajustable y una salida analógica que la puedes medir con cualquier microcontrolador o tarjeta de desarrollo con ADC. https://hetpro-store.com/sensor-de-gas-mg-811-mg811-co2-dioxido-de-carbono/

Sensor de calidad del aire $132.19 MXN

Descripción del producto: 1. Tamaño: 32 mm x22 mm x30 mm Longitud * Ancho * Altura 2. El chip principal: LM393, MQ135 gas sonda de detección 3. Voltaje de operación: DC 5 V Características: 1. Instrucciones de indicador de salida de señal; 2. Dual salida de señal (salida analógica y salida de nivel TTL); 3. Salida TTL señal válida es baja; (luz de señal de

salida de bajo, que se puede acceder microcontrolador puerto IO) 4. Salida analógica con el aumento de la concentración, mayor es la concentración, mayor es la tensión; 5. Sulfuro, Departamento de benceno de vapor, humo y otros gases nocivos con alta sensibilidad; 6. Tiene una larga vida y estabilidad fiable; 7. Características de recuperación de respuesta rápida; Aplicaciones: un aparato de detección de gas para la familia peligrosas, el medio ambiente, adecuado para el amoníaco, compuestos aromático, azufre, benceno de vapor, humo y otros gases nocivos, gas-sensitive elemento prueba de concentración de detección de gas Rango: 10 A 1000ppm. https://www.amazon.com.mx/Sensor-de-calidad-del-aire/dp/B00TQQHKQQ/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1521184088&sr=8-1&keywords=sensor+calidad+aire Sensor calidad del aire MP-135

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5.00€ + IVA El MP-135 es un sensor calidad del aire, con capacidad para detectar múltiples gases contaminantes o más bien peligrosos. Pensado para detectar escapes dañinos para la salud, como gas, butano, propano, metano y humo, pero ambienta es sensible a Amoniaco, sulfuros y bencenos. Proporciona una salida analógica de 5V proporcional a la concentración de gases peligrosos. Voltaje de entrada: DC5V consumo de energía

(actual): 150mA Salida DO: TTL digitales 0 y 1 (0.1 y 5 V) SA: 0.1-0. 3 V (relativa a la contaminación), la concentración máxima de una tensión de aproximadamente 4 V Nota especial: después de que el sensor es alimentado, necesita calentarse alrededor de 20s https://www.prometec.net/producto/sensor-calidad-del-aire-mq-135/