Índice del contenido
● Introducción
● Descripción general del mercado
● Diferentes tipos de sensores automáticos
● Conclusión
Introducción
La tecnología automotriz moderna depende en gran medida de sensores para mejorar la seguridad y la eficiencia, al mismo tiempo que aumenta la comodidad tanto para los conductores como para los pasajeros. Estos dispositivos avanzados monitorean y responden a diversas situaciones para garantizar que los vehículos funcionen de manera óptima y permanezcan bien protegidos. Gracias a los avances en la tecnología de sensores, los automóviles ahora vienen equipados con funciones que ayudan en la navegación, previenen colisiones y gestionan las emisiones de manera efectiva. El mercado en expansión de sensores para automóviles refleja la creciente demanda de vehículos más seguros y con mayor eficiencia de combustible. A medida que avanza la industria automotriz, la incorporación de sensores de vanguardia allanará el camino para las innovaciones en la tecnología de los vehículos.
Resumen del Mercado
Escala y crecimiento del mercado
Se espera que el mercado mundial de sensores crezca sustancialmente en los próximos años, pasando de 30.68 millones de dólares en 2023 a 62.2 millones de dólares en 2028, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 15 %. Este aumento se atribuye principalmente a la creciente demanda de sistemas de asistencia al conductor (ADAS) y al aumento de la producción de vehículos eléctricos (VE) e híbridos (HV). Según un informe de MarketsandMarkets, las estrictas regulaciones gubernamentales destinadas a mejorar la seguridad de los vehículos y los estándares de emisiones también son factores que impulsan la expansión del mercado.
Cuota de mercado
El mercado se divide en función de los tipos de sensores, como sensores de temperatura, oxígeno, posición y presión. Los tipos de vehículos, incluidos los turismos y los vehículos comerciales, como los ligeros y pesados, también lo segmentan. En las diferentes regiones, se prevé que Asia Pacífico muestre el mayor crecimiento.
Tendencias clave
La creciente necesidad de sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y de vehículos autónomos se ve impulsada por el uso de tecnologías de sensores como el lidar y el radar. La integración de la IoT y la IA en las aplicaciones mejora las capacidades y las características de los sensores. La transición a los vehículos eléctricos (VE) y a los vehículos híbridos (HV) también está influyendo en la adopción de la tecnología de sensores, ya que ahora se requieren sensores para realizar un seguimiento de factores importantes como el estado de la batería y el de la carga. Estos cambios se derivan del progreso en la tecnología de sensores y de las crecientes expectativas de los consumidores en cuanto a seguridad y eficacia, lo que configura el panorama de las tendencias del mercado de sensores para automóviles.
Diferentes tipos de sensores de automóviles
Sensores de oxígeno
Los sensores de O2 del automóvil desempeñan un papel en la configuración del control de emisiones de un vehículo y son conocidos como sensores de oxígeno entre los entusiastas de los automóviles y los mecánicos por igual. Estos sensores, que generalmente se encuentran en la región del colector del área del compartimiento del motor del vehículo, controlan los niveles de oxígeno presentes en los gases de escape, lo que ayuda a la unidad de control del motor (ECU) a ajustar la mezcla de aire y combustible para un rendimiento óptimo. Los sensores de oxígeno cuentan con un componente elaborado a partir de materiales de zirconio o titanio que crean un diferencial de voltaje al comparar la concentración de oxígeno dentro de las emisiones de escape con la de la atmósfera circundante.
Cuando la mezcla de aire y combustible es más combustible y menos oxígeno, el sensor genera un voltaje más bajo; cuando es pobre (más oxígeno y menos combustible), el voltaje aumenta en lugar de disminuir en comparación con cómo era antes cuando era más rica. Esta retroalimentación continua permite que la unidad de control del motor (ECU) ajuste la inyección de combustible y el tiempo de encendido para lograr la combustión mientras reduce las emisiones y mejora la eficiencia del combustible. En los vehículos actuales, encontrará múltiples sensores de oxígeno ubicados antes y después del convertidor catalítico para evaluar la eficiencia con la que funciona el convertidor catalítico para disminuir las emisiones nocivas.
Sensores de flujo de masa de aire (MAF)
Los sensores de flujo de aire masivo (MAF) desempeñan un papel en el cálculo de la entrada de aire al motor. Un elemento fundamental para decidir la inyección de combustible adecuada para procesos de combustión eficientes. Este sensor se coloca normalmente entre el filtro de aire y el colector de admisión. A menudo, utiliza un cable o película calentada para medir el flujo de aire. A medida que el aire se mueve sobre este elemento, se enfría, lo que provoca un cambio en los niveles de resistencia eléctrica. La unidad de control electrónico (ECU) realiza un seguimiento de la electricidad necesaria para controlar el calor del cable. Determine la cantidad de aire que fluye hacia el motor utilizando esta información. Medir con precisión la masa de aire es crucial para que la ECU ajuste con precisión la relación aire-combustible para un rendimiento óptimo del motor, lo que ayuda a reducir las emisiones y evita el estancamiento o el ralentí irregular. Los sensores MAF avanzados también consideran los cambios de temperatura y presión para ofrecer detalles aún más precisos a la ECU.
Sensores de presión y vacío
Los sensores de presión son piezas que se encuentran en los vehículos y que tienen muchos usos en diferentes sistemas, como los sistemas de motor y transmisión y los sistemas de frenado y HVAC (calefacción y aire acondicionado). Estos sensores suelen utilizar elementos piezoeléctricos que cambian su resistencia cuando se producen cambios de presión para crear una señal eléctrica en consecuencia. Un ejemplo es el sensor de presión absoluta del colector (MAP), que controla la presión de aire dentro del colector para ayudar a calcular la carga del motor y controlar el suministro de combustible y los ajustes de la sincronización del encendido. Este dispositivo mejora el rendimiento del motor y la eficiencia del combustible en diversas situaciones. Los sensores de vacío se emplean normalmente en configuraciones de control de emisiones para supervisar los niveles de vacío dentro del colector de admisión u otras partes del motor. Ayudan a garantizar el funcionamiento óptimo de sistemas como el EGR y los servofrenos que dependen de niveles de vacío precisos para un funcionamiento eficiente.
Sensores de proximidad
Los automóviles actuales no pueden funcionar de forma eficaz sin sensores de proximidad, que son importantes para la seguridad y la comodidad. Algunos cuentan con ayudas para aparcar y sistemas que identifican puntos de interés y evitan colisiones. Estos sensores pueden identificar objetos cercanos al vehículo con la ayuda de diferentes tecnologías que incluyen señales ultrasónicas e instalaciones de radar o lidar. Los sensores ultrasónicos transmiten ondas sonoras de frecuencia que se reflejan en el objeto cercano. Luego, determinan las distancias de estos objetos calculando el tiempo que tardan los ecos en regresar.
Estos sensores se utilizan habitualmente en sistemas de asistencia al aparcamiento para ayudar a los conductores a percibir obstáculos mientras circulan a cierta velocidad. En lugar de depender de la luz para captar imágenes de objetos y medir su velocidad y distancia al coche, los sensores de radar captan objetos mediante ondas de radio. La relevancia de esta tecnología reside en funciones como el control de crucero y el frenado automático de emergencia si se detecta un obstáculo en la vía. Eso significa que el sistema debe detectar objetos en movimiento con gran precisión y proporcionar las reacciones necesarias. Los sensores lidar siguen siendo de uso limitado en los vehículos debido a factores de coste. Sin embargo, ofrecen la mejor solución para crear un mapa tridimensional del entorno, lo que los hace ideales para los niveles sofisticados de funciones de conducción autónoma.
Sensores de visión
Los sensores de visión tienen una aplicación en los ADAS contemporáneos como parte de vehículos sofisticados. Estos sensores emplean tecnología CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) o CCD (Charge Coupled Device) para capturar imágenes del entorno del automóvil. Posteriormente, se realizan cálculos más complejos sobre estas imágenes para reconocer otras características, como las marcas del carril, las señales de tráfico, los peatones y otros automóviles. La combinación de múltiples sensores en un solo sensor de visión hace que las funciones de seguridad, como los avisos de cambio de carril y el frenado automático de emergencia en los automóviles, sean más seguras. También incorporan funciones como el control de crucero y el reconocimiento de señales de tráfico.
Algunos sistemas sofisticados ofrecen una visión de 360 grados, especialmente para el estacionamiento y las operaciones a baja velocidad. A medida que avanzan las redes tecnológicas, los sensores de visión se han integrado con el aprendizaje automático y la inteligencia artificial para aumentar la precisión y la fiabilidad en diversas condiciones de conducción. Esta integración allanará el camino para la aparición de vehículos autónomos en breve.
Sensores de temperatura y refrigerante
Los sensores de temperatura y refrigerante son esenciales para controlar la temperatura del motor mediante termistores que modifican la resistencia en función de los cambios de temperatura. Estos sensores están ubicados estratégicamente en áreas como el bloque del motor y el radiador para monitorear la temperatura del refrigerante. La ECU utiliza la información de estos sensores para controlar el sistema de enfriamiento del motor ajustando los ventiladores y termostatos y modificando los ajustes operativos del motor para evitar el sobrecalentamiento. Cuando la temperatura del refrigerante supera los niveles del sistema del motor de un automóvil, la unidad de control electrónico (ECU) puede encender luces de advertencia en el tablero, encender los ventiladores de enfriamiento o reducir la potencia del motor para evitar cualquier daño. En los automóviles, los sensores de temperatura también controlan las temperaturas de otros sistemas vitales como la transmisión, la batería y los gases de escape. Esto garantiza que el automóvil funcione a niveles de temperatura ideales para la eficiencia y la durabilidad.
Sensores de detonación
Los sensores de detonación desempeñan un papel en la identificación de detonaciones del motor. Una situación en la que la mezcla de combustible se enciende demasiado pronto en la cámara de combustión y provoca vibraciones dañinas. Cuando se someten a un estrés mecánico, los sensores producen un voltaje eléctrico a partir de las vibraciones. Se colocan estratégicamente en el bloque del motor o la culata para captar estas vibraciones. Cuando los sensores de un vehículo detectan sonidos de detonación del motor durante el funcionamiento, la unidad de control del motor (ECU) ajusta automáticamente el tiempo de encendido. A veces, la mezcla de aire y combustible se ajusta para evitar más detonaciones. Esto ayuda a proteger el motor de los daños causados por detonaciones excesivas. Tener sensores de detonación que funcionen correctamente es esencial para garantizar que el motor funcione de manera eficiente y dure más, al tiempo que mejora el rendimiento al permitirle funcionar a su máximo rendimiento con un tiempo de encendido avanzado sin problemas de detonación.
Sensores de velocidad y voltaje
El control y la supervisión de los sistemas eléctricos de un vehículo dependen en gran medida de los sensores de velocidad y voltaje como elementos clave. Por ejemplo, los sensores de velocidad del sistema de frenos con bloqueo (ABS) utilizan tecnología de reluctancia magnética o efecto Hall para medir la velocidad de rotación de las ruedas. Esta información se transmite a la ECU (unidad de control electrónico), que modula la presión de los frenos para evitar que las ruedas se bloqueen cuando se produce un frenado repentino, mejorando así la seguridad y el manejo del vehículo. Los sensores de velocidad desempeñan un papel en la transmisión al realizar un seguimiento de la posición de la marcha y la velocidad del vehículo para garantizar cambios de marcha sin problemas y un rendimiento óptimo de la transmisión. Por el contrario, los sensores de voltaje supervisan los niveles de voltaje en el sistema para garantizar el funcionamiento adecuado de componentes clave como el alternador, la batería y los accesorios eléctricos. Estos sensores contribuyen a mantener la salud del sistema eléctrico del vehículo al identificar posibles problemas, como sobrecarga, carga insuficiente o piezas defectuosas, y permitir un mantenimiento rápido para evitar fallas eléctricas.
Conclusión
Los sensores de los vehículos desempeñan un papel importante en el funcionamiento de los vehículos modernos y mejoran las operaciones diarias al aumentar la seguridad y la eficiencia, al tiempo que mejoran los niveles generales de rendimiento. Ofrecen información vital que ayuda a los vehículos a adaptarse a diferentes situaciones para garantizar que funcionen de manera óptima y proteger tanto al vehículo como a sus ocupantes. A medida que avanza la tecnología, la mejora de sensores aún más avanzados, especialmente aquellos diseñados para ADAS y automóviles autónomos, seguirá impulsando nuevas ideas en la industria automotriz, como la fusión de IA. El IoT también ampliará las capacidades de los sensores, abriendo camino a vehículos inteligentes e interconectados.
