Sensores Resistivos

Sensores resistivos
Los sensores moduladores del tipo resistivos, son aquellos que varían una resistencia en función de la variable a medir. Se ha realizado una clasificación de estos sensores en función de la variable a medir, tal como refleja la tabla siguiente:

-Potenciómetros (Variables mecánicas)
El potenciómetro es un sensor utilizado para medir la variable mecánica desplazamiento, yconsiste de un dispositivo con dos partes y tres terminales.
Una de las partes es una resistencia fija descubierta la cual puede ser de carbón o de hilo arrollado.
La otra parte es un contacto móvil que se desplaza por la resistencia fija.
En Teoría, para un conductor cualquiera, su resistencia viene dada por:

Donde:
ρ = Resistividad del material (Ωm)
A = Sección transversal
l =Longitud del conductor.
El problema de este tipo de sensor es:
a. Varía con la temperatura.
b. Varía con la deformación de la sección transversal, causada por la presión o fuerzas ejercidas sobre el.
c. El contacto del cursor origina desgaste, modificando la sección transversal.
Pueden ser lineales, como la figura mostrada anteriormente, o no lineales como el siguiente:

En este último caso, laresistencia fija entre E y C está formada por una sección triangular variable de hilo arrollado. Este hilo tiene una sección A y diámetro D.
La ecuación de su resistencia es ahora:

Los potenciómetros pueden dar una salida analógica, si la resistencia fija es de carbón, o digital, si la resistencia fija está formada por hilo arrollado.
El potenciómetro se utiliza para medir preferiblementedesplazamientos, conectando el objeto de medición a su cursor. Sin embargo, puede ser utilizado para medir otras variables de forma indirecta, cuando estas generen desplazamientos en otros dispositivos.
Por ejemplo:
a. Se puede utilizar para medir presión, si se conecta el cursor al extremo de un tubo Bourdon.
b. Para medir nivel en líquidos conductores o no conductores.
c. Para medir temperaturasi se conecta al extremo de un medidor de bulbo y capilar.
En los casos a y c se utiliza para generar una señal eléctrica. Mientras que en el caso b es el elemento primario.

- Galgas extenso métricas (Variables mecánicas)
Se basan en el efecto piezorresistivo ya descrito para el potenciómetro. LA diferencia es que ahora se busca modificar la resistencia variando algunos de los parámetro dela resistencia, por ejemplo, su longitud l o su sección transversal A.
Si a una pieza de material resistivo se le aplica un esfuerzo, esta se deformará, y cambiará su resistencia. Por tanto, este tipo de sensores se utiliza para medir fuerza o presión, aunque también puede aplicarse a la medida de desplazamientos pequeños.
Todo material al que se le aplica un esfuerzo se deformará en mayor omenor grado, y llegará a un punto en que se romperá. Esta relación esfuerzo vs deformación se muestra en la siguiente gráfica.

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 = Tensiónmecánica o esfuerzo en Pa o Kg/cm2
ε = Deformación unitaria adimensional, normalmente dada en μdeformaciones (10-6 m/m)
Este análisis tan simple no es aplicable para piezas tridimensionales, ya que al aplicar el esfuerzo en la dirección indicada es de esperar que también se altere la sección transversal A. Si denominamos D al diámetro involucrado, se debe definir un nuevo coeficiente: el coeficientede Poisson, el cual viene definido como:

Se procederá a realizar un análisis de la relación de estas deformaciones con la resistividad del material.
Para los metales se cumple:

Sustituyendo (8) en (7)

Sustituyendo (9) en (6)

Sustituyendo (11) en (10)

Sustituyendo (14) en (12)

-Termorresistencias (Variable térmicas)
Una termorresistencia es un dispositivo que varía su...