SENSORES
RESISTIVOS
Equipo 1:
López Gómez Verónica
López Ortega Luis Humberto Silva Gómez Martin Penuel Mendoza Vega Ángel Adrián Ceballos Pérez Miguel Iván
Introducción a los Sensores Resistivos
• Sensores basados con las resistencias eléctricas de dispositivos
• Abundantes
• Magnitudes físicas afectan a la resistencia de los materiales
• Descripción de los sensores frecuentes basados en la variación de resistencia.
• Variables que miden a través de su funcionamiento.
• Tecnología que utiliza, ecuación que lo rige, especificaciones, Clasificación , tipos y aplicaciones.
Un potenciómetro es un resistor con un contacto móvil deslizante o giratorio cuya resistencia de dicho contacto móvil y uno de los terminales fijos es:
Donde:
Es la distancia recorrida desde el otro terminal fijo. Es La fracción de la longitud correspondiente
LA resistividad del material 1 Su longitud
A su sección transversal.
Materiales que lo conforman
Especificaciones de los potenciómetros para medida de desplazamientos lineales y
angulares.
Existen dos tipos de potenciómetros:
Potenciómetros impresos: Realizados con una pista de carbón o de cermet con un soporte duro como papel baquelizado , fibra, alúmina, etc. La pista tiene sendos contactos en sus externos y un cursor conectado a su patín que se desliza
por la pista resistiva: Potenciómetros petados: consiste en un enrollamiento tornidal de un hilo resistivo (por ejemplo constantan) con un cursor que se mueven en un patín sobre mismo.
Clasificación de los potenciómetros
Según su aplicación se distinguen a varios tipo.
• Potenciómetro de ajuste
(Ejemplo el volumen de un radio)
• Potenciómetro de mando
(Son internos y ajuste de fabricas)
Según la ley de variación de la resistencia R ().
• Potenciómetros lineales
(Resistencia proporcional al Angulo de giro)
• Potenciómetros Logarítmicos
(Depende logarítmicamente al ángulo de giro)
• Potenciómetros Sinusoidales.
(Proporcional al ángulo de giro)
• Potenciómetros Algorítmicos
• Potenciómetros Multivuelta
(Multivueltas para selección de parámetros)
Tipos de Potenciómetros
Deslizantes Medición de inclinaciones Potenciómetro liquido Potenciómetro de bola Gradual Rotatorios Las LDR son, como su nombre lo indica, resistencias cuyo valor varía de
acuerdo al nivel de luz al que están expuestas.
Están fabricadas con materiales de estructura cristalina, siendo los más utilizados el sulfuro de cadmio y el seleniuro de cadmio, aprovechando sus propiedades fotoconductoras.
Una cuestión a tener en cuenta cuando diseñamos circuitos que usan LDR es que su valor (en Ohmios) no variara de forma instantánea cuando se pase de estar expuesta a la luz a oscuridad y el tiempo que se dura este proceso no siempre es igual si se pasa de oscuro a iluminado (se dice que muestra inercia a las variaciones de la intensidad luminosa). Igualmente, estos tiempos son cortos, generalmente del orden de una décima de segundo.
Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en algunas aplicaciones,
concretamente en aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de exactitud de los valores de la fotorresistencia al estar en los mismos estados anteriores. Pero hay muchas aplicaciones en las que una fotorresistencia es muy útil. En casos en que la exactitud de los cambios no es importante .
Si se tiene un conductor cilíndrico de longitud l y sección transversal A,
y se le aplica un esfuerzo perpendicular a la sección transversal, de tal forma de comprimirlo o estirarlo, es decir;
Donde:
E = Constante del material o módulo de Young en Pa
σ = Tensión mecánica o esfuerzo en Pa o Kg/cm2
ε = Deformación unitaria adimensional, normalmente dada en
DETECTORES DE TEMPERATURA
RESISTIVOS (RTD)
Los detectores de temperatura basados en la variación de una resistencia eléctrica se suelen designar con sus siglas RTD (Resistance Temperatura Detector). El material más empleado para esta finalidad es el platino, también se puede llamar PRT (Platinum Resistence Thermometer).
El símbolo general para este tipo de dispositivos es:
La línea recta en diagonal indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación de abajo que la variación es debida a la temperatura de forma positiva.
El fundamento de las RTD es la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. En un conductor, el número de electrones disponibles para la conducción no cambia apreciablemente con la temperatura. Pero si esta aumenta, las vibraciones de los átomos alrededor de sus posiciones de equilibrio son mayores, ya si dispersan mas eficazmente a los electrones, reduciendo su velocidad media. Esto implica un coeficiente de temperatura positivo, es decir, un aumento de la resistencia con la temperatura.
Fig.2. RTD (cubierta cerámica)
R0 = la resistencia a la temperatura de referencia
T= el incremento de temperatura respecto a la referencia
α= la variación de resistencia se debe tanto al cambio de dimensiones asociados con el cambio de temperatura.
Este dispositivo tiene como limitaciones:
•No puede medir temperaturas próximas a la de la fusión del conductor con que se fabrica.
•El autocalentamiento ocasionará derivas en la medición.
•Si se deforma, puede cambiar su patrón de medición.
Ventaja
Las magnetorresistencias se basan en la variación de resistencia en un conductor por variaciones en el campo magnético. Este efecto se denomina efecto magnetorresistivo.
Este tipo de sensores tienen la ventaja con respecto a los sensores inductivos, por ser de orden cero y son muy sensibles y proveen un mayor margen de medición.
Aplicaciones
- Medición de campos magnéticos en las lectoras de tarjetas
- Otras magnitudes que provean un cambio en el campo magnético, como el desplazamiento de una pieza, detectores de proximidad, nivel de flotador, etc. En estos casos se utiliza un imán que cambia su posición con el proceso. El campo generado por el imán es medido por la magnetorresistencia.
Características de una gama de sensores magnetorresistivos
El término termistor es una castellanización del inglés
thermistor, formado a partir de los vocablos “thermally sensitive
resistor”. Son resistores variables con la temperatura, pero no están basados en conductores como las RTD, sino en semiconductores.
NTC
Se fabrican a base de mezclar y sintetizar óxidos dopados de metales como el níquel, cobalto, manganeso, hierro y cobre. El proceso se realiza en una atmósfera controlada dándoles la forma y tamaño deseados.
PTC
Están basadas en titanato de bario la que se añade titanato de plomo o de circonio
para determinar la temperatura de conmutación. Hay modelos entre -100°C y +350°C. La PTC de medida están basadas en silicio dopado.
Un higrómetro resistivo es un elemento cuya
resistencia cambia con cambios en la humedad
relativa del aire en contacto con el elemento.
ventajas
•
Son relativamente inmunes a la contaminación superficial ya que no
afecta su precisión aunque si el tiempo de respuesta.
•
Su exactitud típica es de un 2% a un 3% de RH
Desventajas
•
Si el RH supera el 90% se altera permanentemente el sensor y se
daña.
•
El tiempo de respuesta de estos sensores es relativamente alto,
RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS
PARA DETECCIÓN DE GASES
se basan en el cambio de
resistencia producido en un oxido
de un semiconductor ante la
perdida de oxígenos en su red
cristalina.
Depende por lo tanto de
una Reacción
química
de
Oxidacion-Reduccion, por lo
se
vería
afectado
por
cualquier situación que le
afecte,
por
ejemplo,
la
temperatura o la presencia
de catalizador.
Acondicionamiento de sensores resistivos
Los sensores resistivos deben ser conectados a circuitos de interfaz
adecuado para poder aprovechar o medir el parámetro variado.
Tradicionalmente no se suele medir la resistencia que varía, sino la
variación de otro parámetro que depende de esta, como la tensión, la
corriente o la frecuencia.
Puente de Wheatstone
Se utiliza para medir resistencias desconocidas
Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede ser determinado igualmente con precisión.
En condición de equilibrio siempre se cumple que: