Utilizando sensores donde todo lo demás falla

Las posibilidades de los sensores obteniendo información en lugares difíciles son realmente impresionantes, pero el entorno donde utilicemos los sensores puede en muchas ocasiones dificultar enormemente su utilización. En esos ambientes hacen su aparición los sensores fabricados para aplicaciones especiales de los que hablamos en este artículo.

Cuando el sensor estándar no cumple los requerimientos que deseamos, los usuarios a menudo tienen que recurrir a soluciones específicamente diseñadas para el cliente. Veamos las aplicaciones de la nueva "Embedded Coil Technology" (ECT).

Tecnología de bobina reinventada

Los sensores de corrientes de eddy clásicos operan usando una bobina de núcleo de aire, lo cual significa que no están influidos por los campos electromagnéticos de los alrededores y pueden tener una frecuencia de corte mayor comparada a los sensores con núcleo ferro-magnético. Estos sensores se eligen cuando se requieren mediciones muy rápidas y dinámicas. Los sensores de corrientes de eddy operan con frecuencias de transportador que van de 100 kHz a 5 MHz. Con sus frecuencias de corte superiores a 100 kHz, estos sensores son ideales para movimientos rápidos de registro. Nuevos desarrollos como los eddy NCDT ECT no requieren bobinados convencionales en absoluto. En vez de eso, una bobina bi-dimensional es embebida en un material inorgánico de forma que se asegure una forma y temperatura geométrica estable. Pueden alcanzarse nuevos tamaños y geometrías usando estos sensores. Los nuevos sensores de eddyNCDT ECT siempre tienen un diseño especial, ya que se han desarrollado para una aplicación específica cada vez.

Aunque la nueva tecnología parece muy discreta, tiene algunas ventajas importantes en uso. Los sensores ECT son extremadamente resistentes al calor y son convenientes para aplicaciones de hasta 350 ºC debido al material de soporte inorgánico usado en su construcción. Las aplicaciones en campos electromagnéticos ultra-altos y campos electromagnéticos fuertes se han usado con éxito con niveles de precisión muy altos. Una solución ideal al problema habría sido impensable usando diseños de sensores convencionales. Una de las primeras aplicaciones implicó la alineación de los segmentos de espejo en el LAMOST, el mayor telescopio de reflexión de China. De aquí, segmentos con 70 espejos están alineados cada uno con otro con exactitud submicra con la ayuda de sensores 600 eddyNCDT ECT. El factor decisivo aquí es la alta estabilidad de temperatura, que es necesaria cuando el techo del observatorio se abre para revelar el cielo nocturno estrellado. Otro ejemplo es el uso con éxito del sensor ECT en producción de litografía de semiconductores - con resolución de nanómetros.

Una ventaja significativa es la alta estabilidad mecánica, ya que los componentes electrónicos y el serpentín están embebidos directamente en el material del transportador. Por lo tanto, en la industria de papel por ejemplo, se ha desarrollado para medir brechas de molienda por refinadores que pueden resistir las altas vibraciones encontradas durante la operación a largo plazo.

La naturaleza geométrica de los sensores es también extremadamente flexible. El sensor puede ajustarse de acuerdo con los requerimientos del cliente. El sensor puede ser embebido junto con la electrónica o producido de forma separada. De esta forma, la tecnología se ha usado exclusivamente en proyectos a medida para clientes especiales. En el futuro, el proceso se aplicará a los sensores estándar con el propósito de proporcionar las ventajas tecnológicas correspondientes.

Despliegue de sensor continuo

Otro de los aspectos en los que ha habido un continuo desarrollo de los sensores ha sido la miniaturización. Micro-Epsilon, por ejemplo, ha estado desarrollando y fabricando sus propios sensores de corriente de eddy desde 1980. Durante ese tiempo, la tecnología ha estado continuamente mejorando y se ha adaptado a nuevos requerimientos. En términos de minituarización de sensores se dispone de un sensor de 2,4 mm. Los esfuerzos de desarrollo han llevado a los sensores convencionales a sus límites físicos. Se requiere el desarrollo de nuevas tecnologías que sean capaces de afrontar los nuevos retos. La I+D en los últimos años ha llevado al desarrollo de bobinas impresas embebidas en un material transportador orgánico. Gracias a las nuevas tecnologías y a los avances en materiales se ha pavimentado el camino hacia soluciones como el nuevo proceso ECT.  Los requerimientos de materiales son los siguientes: El material transportador no debe ser metálico ni debe emitir gas, y necesita tener un bajo coeficiente de expansión.

Estabilidad de temperatura a 350 ºC

Las aplicaciones a temperaturas de operación de 350 ºC son ya posibles usando sensores existentes, pero han sido mucho más fáciles de controlar gracias a este nuevo material especial. La estructura multi-capa, que puede incluso acomodarse a componentes electrónicos, permite soluciones adaptadas con electrónica externa e integrada. Para aplicaciones de vacío, se usa una carcasa herméticamente sellada.

Capacitancia embebida

Similares propiedades se aplican también a los sensores capacitivos con la tecnología ECT, la forma y estabilidad que permite nuevas operaciones, por ejemplo, en nanoposicionamiento de microscopios de fuerza atómica. En una temperatura ambiente de - 269 ºC, capaNCDT CSH sensors miden el movimiento de una muestra. Una topografía de superficie es generada con resolución de nanómetros

Bibliografía: Sensors for special applications. May 2011 - Volume 37 - Nº 5. Industrial Engineering News May 2011 - Volume 37 - Nº 5