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Sensores y transductores
Medida. Es la asignación objetiva y empírica de un número a una propiedad o cualidad de un objeto o evento
Los objetivos principales de la medición son:
• La vigilancia o el seguimiento de un proceso• El control de un proceso• Necesidad de la ingeniería experimental
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Sensores y transductores
Transductores
Se denomina transductor, en general, a todo dispositivo que convierte una señal de una forma física en una señal correspondiente pero de otra forma física distinta.
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Sensores y transductores
Sensores
Un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida transducible que es función de la variable medida.
Los sensores también son conocidos como elementos primarios de medición, y bajo este término el concepto es que son los elementos que están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada.
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Sensores y transductores
Acondicionamiento y presentación de las señales
Los acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido amplio, son los elementos del sistema de medida que ofrecen a partir de la señal de salida de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar.
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Sensores y transductores
Tipos de sensores
El estudio de los sensores se puede realizar con más facilidad si se clasifican de acuerdo a algún criterio, ya que los sensores existentes para las distintas magnitudes físicas son demasiados.
Según el aporte de energía:
• Moduladores (activos). La energía de la señal de salida procede de una fuente auxiliar, la entrada solo controla la salida.
• Generadores (pasivos). La energía de salida es suministrada por la entrada.
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Sensores y transductores
Tipos de sensores
Según la señal de salida:
• Analógicos. La salida varía de forma continua.
• Digitales. La salida varía en forma de saltos o pasos discretos.
Atendiendo el modo de funcionamiento:
• Deflexión. La magnitud medida produce algún efecto físico, que engendra algún efecto similar, pero opuesto, en alguna parte del instrumento, y que esta relacionado con alguna variable útil.
• Comparación. Se intenta mantener nula la deflexión mediante la aplicación de un efecto bien conocido, opuesto al generado por la magnitud a medir. Hay un detector de desequilibrio y un medio para restablecerlo.
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Sensores y transductores
Tipos de sensores
Según el tipo de relación entrada-salida:
Los sensores pueden ser de orden cero, de primer orden, de segundo orden o de orden superior. El orden esta relacionado con el número de elementos almacenadores de energía independientes que incluye el sensor y repercute en su exactitud y velocidad de respuesta.
Criterio Clases Ejemplos
Aporte de energía ModuladoresGeneradores
TermistorTermopar
Señal de salida AnalógicosDigitales
PotenciómetroContador de posición
Modo de operación De deflexiónDe comparación
AcelerómetroServo acelerómetro
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Sensores y transductores
Tipos de sensores
Para el estudio de un gran número de sensores se suele acudir a su clasificación de acuerdo con la magnitud medida: temperatura, presión, caudal, humedad, posición, velocidad, aceleración, fuerza, par, etc.
Desde el punto de vista de la ingeniería electrónica, es más atractiva la clasificación de los sensores de acuerdo con el parámetro variable:
• Resistivos• Capacitivos• Inductivos• Magnéticos• Ópticos
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Sensores y transductores
Características estáticas de los sistemas de medida
Exactitud (en ingles «accuracy»). Es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar indicaciones que se aproximen al verdadero valor de la magnitud medida.
Error. Es la discrepancia entre la indicación del instrumento y el verdadero valor de la magnitud medida.
Fidelidad (en inglés americano designada a veces como precisión). Es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar el mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas mismas condiciones determinadas (ambientales, operador, etc), prescindiendo de su concordancia o discrepancia con el valor real de dicha magnitud.
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Características estáticas de los sistemas de medida
Precisión y exactitud (Fidelidad)
Alta precisión Baja exactitud
Alta exactitudBaja precisión
Alta exactitudAlta precisión
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Sensores y transductores
Características estáticas de los sistemas de medida
Repetibilidad. Similar a fidelidad, pero cuando las medidas se realizan en un intervalo de tiempo corto. Cuantitativamente, es el valor por debajo del cual se encuentra, con una probabilidad especificada, el valor absoluto de la diferencia entre dos resultados individuales obtenidos en las condiciones antedichas.
Reproducibilidad. Se refiere también al grado de coincidencia entre distintas lecturas individuales cuando se determina el mismo parámetro con un método concreto, pero con un conjunto de medidas a largo plazo o realizadas por personas distintas o con distintos aparatos o en diferentes laboratorios.
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Sensores y transductores
Características estáticas de los sistemas de medida
En sensores, cuando hay una variación de la salida a lo largo del tiempo se habla a veces de inestabilidad, y se dice que el sensor tiene derivas:
• Derivas de cero. Expresan la variación de la salida con entrada nula.• Derivas del factor de escala. Expresan la variación de la sensibilidad.
La sensibilidad o factor de escala es la pendiente de la curva de calibración, que puede ser o no constante a lo largo de la escala de medida.
La linealidad expresa el grado de coincidencia entre la curva de calibración y una línea recta determinada.
La resolución o discriminación es el incremento mínimo de la entrada para el que se obtiene un cambio en la salida.
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Sensores y transductores
Características dinámicas de los sistemas de medida
La presencia de inercias (masas, inductancias, etc), capacidades (eléctricas, térmicas, etc) y, en general, de elementos que almacenan energía, hace que la respuesta de un sensor a señales de entrada variables sea distinta a la que presenta cuando las señales de entrada son constantes.
Error dinámico. Es la diferencia entre el valor indicado y el valor exacto de la variable medida, siendo nulo el error estático. Describe la diferencia en la respuesta del sensor a una magnitud de entrada según que esta sea constante o variable en el tiempo.
Velocidad de respuesta. Indica la rapidez con que el sistema de medida responde a los cambios en la variable de entrada.
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Sensores resistivos
SENSORES RESISTIVOS
Son aquellos que se basan en la variación de la resistencia eléctrica de un dispositivo.
Potenciómetros
Un potenciómetro es un resistor con un contacto móvil deslizante o giratorio. La resistencia entre dicho contacto móvil y una de las terminales fija es:
(1 )R l l xA A
Donde x es la distancia recorrida desde la otra terminal fija, es la fracción de longitud correspondiente, es la resistividad del material, l su longitud y A su sección de área transversal, supuesta uniforme.
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Sensores resistivos
Potenciómetro
Potenciómetro ideal.
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Sensores resistivos
Potenciómetro
Los potenciómetros comerciales aceptan movimiento lineales y circulares.
Divisor de tensión
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Sensores resistivos
Aplicaciones del Potenciómetro
Sensor de presión basado en un tubo Bourdon y un potenciómetro lineal
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Sensores resistivos
Galgas extensiométricas (strain gauge)
Es un sensor que convierte una fuerza, una presión o un peso en un cambio de resistencia.
Fundamento: efecto piezorresistivo.
Las galgas extensométricas se basan en la variación de la resistencia de un conductor o un semiconductor cuando es sometido a un esfuerzo mecánico. Si se considera un hilo metálico de longitud l, sección A y resistividad , su resistencia eléctrica R es:
lR
A
Si se somete a un esfuerzo en dirección longitudinal, los parámetros que intervienen en R, cambian y por tanto R cambia.
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Sensores resistivos
Galgas extensiométricas (Strain gauge)
La variación que experimenta el valor de la resistencia como resultado de un esfuerzo mecánico se conoce como efecto piezorresistivo
Consiste en una alambre o película metálica o semicondutora unida a una placa flexible, la cual se pega a la pieza por medir, que recibirá la fuerza de tensión, compresión o flexión. Comúnmente el material del alambre es una aleación de cobre y niquel.
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Sensores resistivos
Galgas extensiométricas (Strain gauge)
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Sensores resistivos
Aplicaciones galgas extensiométricas
G1 y G2 desbalancean el puente, ya que G1 y G2 disminuyen su resistencia en la misma proporción se logra el doble de sensibilidad y la tensión de salida aumenta al doble que si se usara una sola galga.
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Una RTD (Resistance Temperature Detector) es un sensor térmico que cambia su resistencia con los cambios de temperatura. El material empleado con mayyor frecuencia para este tipo de sensores es el platino.
Su símbolo es:
La línea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a la línea denota que la variación es debida a la temperatura y tiene coeficiente positivo.
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Principio de operación.
En un conductor, el número de electrones disponibles para la conducción no cambia apreciablemente con la temperatura. Pero si ésta aumenta, las vibraciones de los átomos alrededor de sus posiciones de equilibro son mayores, así se dispersan más eficazmente los electrones, reduciendo su velocidad media. Esto implica un coeficiente de temperatura positivo, es decir, un amento de la resistencia con la temperatura.
Coeficiente de temperatura: es la razón del cambio de la resistencia al cambio de temperatura.
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
La dependencia resistencia-temperatura se puede expresar como un polinomio:
20 1 21 n
nR R T T T
Donde:
0R es la resistencia a la temperatura de referencia
T es el incremento de la temperatura respecto a la referencia
es el coeficiente de temperatura del conductor, especificado a 0°C, con gran valor y constante con los cambios en la temperatura
La relación resistencia-temperatura en el margen lineal se puede ver como:
0 1R R T
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Un ejemplo de los valores de coeficientes de temperatura para el platino son:
Hilo de platino:
Película fina :
31 3.90 10 /X K
7 22 5.83 10 /X K
31 3.912 10 /X K
7 33 1.92 10 /X K
Para su construcción se emplean metales puros como:
• Níquel• Cobre • Platino
7 22 6.179 10 /X K
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Curvas de resistencia relativa de varios metales en función de la temperatura
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Características de los materiales empleados:
• Coeficiente de temperatura positivo, para obtener incrementos en resistencia con incrementos en la temperatura
• Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto mayor será la variación por grado (mayor sensibilidad)
• Relación lineal resistencia-temperatura
• Estabilidad de las características durante la vida útil del material
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Construcciones comunes:
• RTD embobinada. Esta formada por un hilo metálico muy fino embobinado sobre un material aislante de cerámica y protegido con un revestimiento de vidrio, cerámica y/o un tubo metálico.
• RTD de película. Esta formada por una película metálica depositada sobre un sustrato de cerámica y protegida con un revestimiento de vidrio o cerámica.
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Algunas versiones comerciales:
RTD en película delgada
RTD con cubierta de cerámica
Sonda de medida con montaje
Sonda de medida
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
RTD (sonda) de PLATINO
Las sondas de platino más usadas en la industria tienen una resistencia de:
• 100 a 0°C y se le conoce como Pt-100• 500 a 0°C se le llama Pt-500• 1000 a 0°C se tiene una Pt-1000
Ventajas• Es precisa, estable, lineal• Alta resistividad (6 veces mayor que el cobre)
Desventajas• Costo elevado
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
RTD (sonda) de NIQUEL
Ventajas• Tiene una resistencia elevada con alta variación de resistencia por grado
centígrado• Costo medio
Desventajas• Falta de linealidad resistencia-temperatura• Variaciones en su coeficiente de resistencia
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
RTD (sonda) de COBRE
Ventajas• Variación de resistencia uniforme• Estable• Bajo costo
Desventajas• Baja resistividad
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Ventajas de los sensores RTD
•Tienen una respuesta lineal en su margen de medición
•Tienen un margen de medición de temperaturas bastante amplio
•Proporciona las medidas de temperatura con mayor exactitud y repetitividad
•Estos sensores son muy estables con el tiempo
•La relación entre resistencia-temperatura es la más lineal
•Tienen una sensibilidad mayor que los termopares
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Desventajas de los sensores RTD
•El cambio de resistencia con el cambio de temperatura es muy reducido
•Son costosos
•El tamaño y masa de un RTD son mayores que el de termopares o termistores, limitando la velocidad de reacción
•Estos sensores se ven afectados por el autocalentamiento
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Sensores resistivos
Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)
Ejemplo de aplicación
RTDRVout Vs
R
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Sensores resistivos
El Termistor
Es un sensor que aumenta o disminuye su resistencia con el cambio de la temperatura, dependiendo de su coeficiente de temperatura. Los termistores variables de temperatura basados en semiconductores, a diferencia de las RTD que se basan en conductores.
Su simbología es:
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Sensores resistivos
El Termistor
Dependiendo del coeficiente de temperatura del termistor estos se denominan:
• NTC (Negative Temperature Coefficient) si el coeficiente es negativo. Disminuye su resistencia con el aumento de la temperatura.
• PTC (Positive Temperature Coeficient) si el coeficiente es positivo. Aumenta su resistencia con el aumento de la temperatura.
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El Termistor
Principio de operación
El fundamento de los termistores esta en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la temperatura, debida a la variación con ésta del número de portadores. Al aumentar la temperatura lo hace también el número de portadores reduciéndose la resistencia, y de ahí que presenten coeficiente de temperatura negativo. Esta dependencia varía con la presencia de impurezas, y si el dopado es muy intenso, el semiconductor adquiere propiedades metálicas con coeficiente de temperatura positivo en un margen de temperaturas limitado.
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Sensores resistivos
El Termistor
Para los NTC, en un margen de temperaturas reducido (50°C), la relación se puede considerar de tipo exponencial de la forma:
00
1 1expTR R B
T T
Donde:
0R es la resistencia a 25°C u otra temperatura de referencia
0T es la temperatura de referencia expresada en Kelvin
B es la temperatura característica del material, y tiene valores desde 2000K hasta 5000K, pero varía con la temperatura, aumentando el valor al aumentar esta.
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Sensores resistivos
El Termistor
Si por analogía con las RTDs se definiera un coeficiente de temperatura para los termistores, o sensibilidad relativa tendríamos:
/T
T
dR dT
R
Obteniendo la expresión (no constante):
2/B T
El valor de B se puede encontrar midiendo la resistencia del termistor a dos temperaturas conocidas T1 y T2. Si la resistencias respectivas son R1 y R2, se tiene: 1
2
1 2
ln
1 1
RR
B
T T
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Sensores resistivos
El Termistor
Variación de la resistencia de diversos termistores NTC con la temperatura
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Sensores resistivos
El Termistor
Para los PTC hay dos tipos de comportamientos según la composición y el dopado. Las de tipo cerámico presentan un cambio brusco de resistencia cuando se alcanza la temperatura de Curie, como en la figura, se denominan a veces posistores. Su coeficiente de temperatura solo es positivo en un margen concreto de temperaturas
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Sensores resistivos
El Termistor
Las PTC basadas en silicio dopado presentan una variación más suave con la temperatura. A veces se comercializan ya linealizadas, con denominaciones tales como tempsistores, o silistores. El comportamiento se muestra en la Figura.
8 de abril de 2023 45
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Sensores resistivos
El Termistor
Materiales
Las NTC se fabrican a base de mezclar y sintetizar óxidos dopados de metales como el niquel, cobalto, manganeso, hierro y cobre, que se encapsulan con epoxy y vidrio.
Las PTC de conmutación están basadas en titanato de bario al que se añade titanato de plomo o de circonio para determinar la temperatura de conmutación. Las PTC de medida están basadas en silicio dopado.
En general óxidos metálicos.
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Sensores resistivos
Termistores
Ventajas de los termistores
Tienen un cambio de resistencia por unidad de temperatura mayor que el de las RTDs
Desventajas de los termistores
Su coeficiente de temperatura no es constante, es decir, el cambio de la resistencia por unidad de cambio de temperatura es diferente a diferentes temperaturas. Son útiles en rangos estrechos de temperaturas
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Sensores resistivos
MAGNETORRESISTENCIAS
Generalmente se les conoce por el acrónimo MRS (Magneto Resistive Sensors), son sensores que se basan en la propiedad de magnetorresistivida que tienen algunos materiales, esta propiedad consiste en el cambio de la resistencia eléctrica del material al ser sometidos a un campo magnético.
La dependencia de la resistividad de un material magnetorresistivo con el ángulo entre las direcciones de la corriente y la magnetización es:
20 1 cosB
Donde:
es la resistividad del material
es el ángulo entre la corriente I la magnetización M
0 y B son constantes del material
8 de abril de 2023 48
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Sensores resistivos
MAGNETORRESISTENCIAS
Gráfica de la relación resistencia - campo de una magnetorresistencia
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Sensores resistivos
MAGNETORRESISTENCIAS
Materiales y construcción
Están constituidas por una película delgada de una aleación metálica ferromagnética, depositada sobre una oblea de silicio y modelada como una banda de resistencia
Principio de operación
Si se aplica un campo magnético a un conductor por el que circula una corriente eléctrica, dependiendo de la dirección del campo, además de la tensión Hall hay una reducción de la corriente al ser desviados algunos electrones de su trayectoria, esto significa que aumenta su resistencia eléctrica.
8 de abril de 2023 50
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Sensores resistivos
MAGNETORRESISTENCIAS
Materiales y tipos de magnetorresistencias
Magnetorresistencia Materiales Cambio en R en %
MR anisótropa (AMR) Ferromagnéticos 5
MR gigante (GMR) Ferromagnéticos multicapa
50
MR túnel (TMR) Ferromagnéticos multicapa
1
MR colosal (CMR) Óxidos de perovskita de manganeso
600
8 de abril de 2023 51
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Sensores resistivos
MAGNETORRESISTENCIAS
Una de las aleaciones más utilizadas es la de hierro – níquel denominada permalloy, cuya relación es de alrededor de 20% Fe y 80% Ni. La resistencia de este tipo de magnetorresistencia varia entre un 2% y un 5% al aplicarle un campo magnético.
Características de las magnetorresistencias:
•Alta sensibilidad de los campos magnéticos•Amplio rango de temperatura•Gran estabilidad y margen de variación o desviación (offset) reducido•Baja sensibilidad a la tensión mecánica
8 de abril de 2023 52
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Sensores resistivos
MAGNETORRESISTENCIAS
Aplicaciones
•Medida directa de campos magnéticos
•Medida de otras magnitudes a través de variaciones de campo magnético. Excelentes para medida de desplazamientos lineales y angulares en condiciones ambientales extremas, en aplicaciones automotrices y maquinaria.
8 de abril de 2023 53
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Las fotorresistencias o fotoconductores generalmente se les conoce por el acrónimo LDR (Light Dependent Resistors), son sensores que se basan en la variación de la resistencia eléctrica de un semiconductor al añadir en el radiación óptica (radiación electromagnética con longitud de onda entre 1mm y 10 nm).
Su simbología es:
a) Símbolo b) Modelo encapsulado
8 de abril de 2023 54
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Principio de operación
La conductividad eléctrica de un material depende del número de portadores en la banda de conducción. En un semiconductor, a baja temperatura la mayor parte de sus electrones están en la banda de valencia, comportándose casi como aislante. Pero al aumentar la temperatura, y con ello la agitación de los electrones, dado que las bandas de valencia y de conducción están próximas, los electrones saltan de la banda de valencia a la de conducción aumentando la conductividad del material. Si el semiconductor esta dopado el salto es más fácil. La energía necesaria para producir el salto además del calor puede provenir de una radiación óptica o una tensión eléctrica.
8 de abril de 2023 55
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
La relación entre la energía y la frecuencia de la radiación óptica están dadas por:
E hfDonde:
h es la constante de Planck, h = 6.62X10-34Ws2
f es el valor de la frecuencia
La relación entre la energía de los fotones y la longitud de onda de la radiación, es: ch
E
Donde:
c es la velocidad de la luz (3X108 m/s)
f es el valor de la frecuencia
8 de abril de 2023 56
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Si E se expresa en electrón-voltios (1 eV = 1.602X10-19J), se obtiene la relación:1.24
( )( )
mE eV
La relación entre la resistencia R de un fotoconductor y la iluminación, E (densidad superficial de energía recibida expresada en lux), es fuertemente no lineal. Un modelo simple es:
R AE Donde:
yA Dependen del material y las condiciones de fabricación
8 de abril de 2023 57
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Características de resistencia-iluminación de una LDR basada en SCd.
8 de abril de 2023 58
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Materiales de fabricación
En la zona visible (0.38 a 0.35 um) y del infrarrojo muy cercano (0.75 a 1.4 um) se emplean compuestos de cadmio (SCd, SeCd, TeCd).
En la zona del infrarrojo cercano (1.4 a 3um) se emplean compuestos de plomo (SPb, SePb, TePb).
En la zona del infrarrojo medio (3 a 14 um) y lejano (hasta 1mm) se emplean compuestos de indio (SbIn, AsIn), telurio, aleaciones de telurio, cadmio y mercurio, así como silicio y germanio dopados.
8 de abril de 2023 59
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Ejemplos comerciales
8 de abril de 2023 60
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Características de las LDR
•Su respuesta espectral es estrecha•Relación resistencia – iluminación no lineal•Su fabricación depende de la radiación a detectar•Sensibles a la temperatura•La relación entre resistencia en presencia de luz y resistencia en oscuridad es muy alta
8 de abril de 2023 61
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Sensores resistivos
FOTORRESISTENCIAS (LDR)
Aplicaciones
•Medidas de luz con poca precisión y bajo costo: control automático de brillo y contraste en receptores de TV, detección de fuego, control de iluminación de vías publicas.
•Aplicaciones donde se emplea la luz como radiación a modificar: detectores de presencia y posición, y control en el nivel de depositos.
8 de abril de 2023 62
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Sensores resistivos
HIGROMÉTRO RESISTIVO
Es un sensor que se basa en los cambios de la resistencia de un material con los cambios en la humedad del aire en contacto con el sensor.
Generalmente consisten en dos electrodos de cinta metálica sobre una base de plástico. Los electrodos no se tocan, y están aislados eléctricamente entre ellos por la base de plástico. Se usa una solución acuosa de sales higroscópicas para recubrir por completo todo el dispositivo.
8 de abril de 2023 63
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Sensores resistivos
HIGRÓMETRO RESISTIVO
Esquemas de la construcción y disposición del higrómetro resistivo
8 de abril de 2023 64
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Sensores resistivos
HIGRÓMETRO RESISTIVO
Ejemplo comercial
8 de abril de 2023 65
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Sensores resistivos
HIGROMÉTRO RESISTIVO
Principio de operación
La mayoría de los aislantes eléctricos presentan un descenso de resitividad brusco (y un aumento en su constante dieléctrica), al aumentar su contenido de humedad. Si se mide la variación de su resistencia se tiene en general un higrómetro resistivo.
Materiales de fabricación
En general soluciones acuosas de material higroscópico como: ClLi, F2Ba, P2O5
8 de abril de 2023 66
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Sensores resistivos
HIGROMÉTRO RESISTIVO
La relación entre la humedad relativa y la resistencia en no lineal, en algunos casos dependiendo de los materiales es casi exponencial.
8 de abril de 2023 67
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SERVOMECANISMOS
Sensores resistivos
RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS PARA DETECCIÓN DE GASES
Son elementos sensores que varían su resistencia con la variación en la concentración de un gas.
Principio de operación
A alta temperatura, la conductividad volumétrica o superficial de algunos óxidos semiconductores varía en función de la concentración de oxígeno del ambiente en el que están. Al aumentar la temperatura, el O2 absorbido se disocia y sus electrones neutralizan el exceso de metal, y reducen la conductividad
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Universidad Autónoma de Querétaro
SERVOMECANISMOS
Sensores resistivos
RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS PARA DETECCIÓN DE GASES
Sensores volumétricos
La relación entre la conductividad volumétrica y la presión parcial de oxigeno pO2
, a temperaturas superiores de 700°C es:
2
1/exp / NA OA E kT p
Donde:
A es una constante
AE es la energía de activación para la conducción
N es una constante que depende del tipo de defecto predominante del material y que determina el equilibrio entre éste y el O2
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Sensores resistivos
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Sensores superficiales
En este tipo de sensores hay una formación y pérdida de iones oxígeno en la superficie del material. Trabajan a temperaturas menores (400 – 600°C), su respuesta a un cambio de concentración en más rápida que en los sensores volumétricos. La relación entre R y pO2
es muy lineal, donde R cambia
de unos 10 a hasta más de 100 K.
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Sensores resistivos
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Aplicaciones
•Monitorizar el O2 en los gases de escape de los motores de combustión •La detección de fugas de gases•En procesos de fermentación•Control de funcionamiento de ventilzación•Detección de humo•Alarmas contra incendios•Detección de alcohol en gases espirados
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