Sensores: así monitorean nuestros cuerpos y todo el mundo
- Written by Nicole McFarlane, Associate Professor of Electrical Engineering, University of Tennessee
Hay sensores por todas partes. Están en puertas automáticas, en cajas registradoras, en consultorios médicos y hospitales. Se utilizan por dentro y por fuera del cuerpo.
Los sensores detectan aspectos del mundo físico – materia, energía, fuerza – de manera similar a los sentidos de una persona o un animal. Pero en lugar de traducir la información en impulsos nerviosos, los sensores los traducen en señales eléctricas. Estas señales se pueden almacenar, procesar en una computadora o mostrar en una pantalla. Pueden ser una corriente o voltaje constante o variable con el tiempo.
Los sensores responden a muchas preguntas importantes, como qué tan bien infladas[1] están las llantas de un automóvil, si se está acumulando hielo en las alas de un avión, si hay monóxido de carbono en el aire y cuánto oxígeno[2] hay en la sangre.
Como ingeniera eléctrica[3], trabajo con sensores todo el tiempo para monitorear indicadores biológicos y ambientales como glucosa, frecuencia cardíaca y función, temperatura y pH.
En las últimas décadas, los sensores han pasado de ser instrumentos relativamente grandes y voluminosos a dispositivos pequeños y económicos que son fáciles de transportar, incorporados en cosas como teléfonos, dispersos en el entorno o colocados sobre o dentro de alguien.
¿Cómo funcionan los sensores?
La “cosa” que se va a “sentir” mediante el sensor puede ser cualquier objeto o cosa en el entorno físico que se te ocurra. Puede ser luz, temperatura, humedad, radiación, productos químicos como el peróxido de hidrógeno o el plomo, sustancias bioquímicas como la glucosa o el ADN u ondas de radio.
Los sensores de luz utilizan un dispositivo conocido como fotodiodo[4] para convertir la luz en una corriente eléctrica. Ciertos materiales y moléculas emiten luz cuando interactúan con otras sustancias o partículas. Por ejemplo, la radiación invisible es absorbida por materiales conocidos como centelleadores para producir luz visible[5], que luego es detectada por un sensor de luz. Así es como se utilizan los rayos X en las imágenes médicas de hoy.
Las reacciones químicas pueden producir una corriente, la cual puede ser usada para hacer un sensor que detecte uno o más de los químicos[6] involucrados en una reacción. Los cambios en la forma o vibración del material también pueden producir una corriente o voltaje[7], que se puede utilizar para detectar la presión o la aceleración.
Un sensor que detecte los rayos X.
Tickle College of Engineering/Universidad de Tennessee, CC BY-ND[8]
¿Qué hace a un buen sensor?
Un buen sensor debe poder, por ejemplo, indicar la diferencia de voltaje cuando se mide la luz de una intensidad contra la luz de otra intensidad. Un buen sensor también debe asegurarse de que las vibraciones, los cambios de temperatura y los extremos y otros factores ambientales no afecten su salida.
La salida de un sensor debe aumentar en la misma cantidad que un aumento en la concentración de la cosa que se detecta. Es decir, si por ejemplo duplico la concentración de glucosa, ¿la salida de mi sensor siempre se duplica? Finalmente, la salida del sensor debe dar el mismo valor una y otra vez para la misma entrada y tener un tiempo de respuesta rápido.
El costo también es una preocupación, porque si un sensor es costoso, solo unas pocas personas o corporaciones pueden usarlo. Si un sensor es de bajo costo, entonces puede estar disponible para todos.
Entonces, un sensor es cualquier cosa que pueda detectar un aspecto del entorno físico y convertirlo en información útil. Esta información puede ayudar a hacer tu vida diaria más fácil o resolver algunos de los problemas de salud más urgentes de la actualidad.
Este artículo fue traducido por El Financiero[9].
References
- ^ como qué tan bien infladas (auto.howstuffworks.com)
- ^ cuánto oxígeno (www.howequipmentworks.com)
- ^ ingeniera eléctrica (scholar.google.com)
- ^ fotodiodo (www.electronicshub.org)
- ^ centelleadores para producir luz visible (tickle.utk.edu)
- ^ detecte uno o más de los químicos (science.howstuffworks.com)
- ^ también pueden producir una corriente o voltaje (www.explainthatstuff.com)
- ^ CC BY-ND (creativecommons.org)
- ^ El Financiero (www.elfinanciero.com.mx)
Authors: Nicole McFarlane, Associate Professor of Electrical Engineering, University of Tennessee
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