Transductores

Transductores son elementos que transforman una magnitud física en una señal eléctrica. Se pueden clasificar en dos grupos: Activos y pasivos. Son transductores activos los que hay que conectar a una fuente externa de energía eléctrica para que puedan responder a la magnitud física a medir como por ejemplo las fotoresistencias y termoresistencias, y son pasivos los que directamente dan una señaleléctrica como respuesta a la magnitud física como los fotodiodos y las sondas de pH.
Se denomina función de transferencia de un transductor a la relación matemática entre la magnitud física y la respuesta eléctrica. Dicha función puede ser de diferentes tipos. Una función de transferencia lineal tiene por expresión S = a + bs donde S es la señal eléctrica, a y b son constantes y s es la señalfísica específica de cada transductor. Las funciones de transferencias no lineales pueden ser también de diferentes tipos: logarítmicas, como S = a + b Lns; exponenciales, como S = aebs; polinómicas como S = a + b s + c s2 + d s3 + …, etc..

1. Transductores de conductividad
Para medir la conductividad de una disolución se emplea la celda de conductividades, que consiste en un par de electrodosplano-paralelos de Platino separados una cierta distancia. Cuando se conecta una fuente de tensión externa a los electrodos y se sumerge la celda en una disolución iónica, los iones se mueven debido al campo eléctrico que existe entre los electrodos. Si la fuente de tensión es de corriente continua, los iones que van llegando a los electrodos absorben o ceden electrones y se produce el fenómenode electrolísis. Sin embargo, si se está interesado solo en el fenómeno del movimiento de los electrones por la disolución, el fenómeno de electrolísis es un efecto contraproducente. Por ello se escoge una fuente de tensión de corriente alterna para que los iones no tengan tiempo de intercambiar electrones con los electrodos, y la disolución se comporta como un medio conductor, con unaconductividad dada, en cuyo interior se mueven los iones. Dicho conductor tendrá una resistencia eléctrica por lo que la celda es un transductor que transforma la conductividad de la disolución en resistencia eléctrica. Un montaje para medir la resistencia de la disolución y, posteriormente, la conductividad es el siguiente:
Figura [ 1 ]

La resistencia R es conocida, tal que midiendo la ddp entre susextremos (ddpR) permite conocer la intensidad de la corriente que circula por la celda. Si medimos la ddp en los extremos de la celda (ddpC) y aplicamos Ohm tendremos la resistencia de la celda (RC)

Para obtener ahora el valor de la conductividad de la disolución se recurre a la expresión que la relaciona con la resistencia de la disolución:

En dicha expresión C es una constante denominadaconstante de celda cuyo valor se determina midiendo la resistencia de una disolución patrón de KCl 0.1 Molar cuya conductividad está tabulada.
2. Transductores de temperatura
2.1 Termoresistencias
Son conductores cuya resistencia varía con la temperatura. La función de transferencia de las termoresistencias es en general:

donde Ro es la resistencia a una temperatura To (medida en gradosKelvin) de referencia.
Un elemento conductor que se emplea es el Platino, para el cual se tienen los siguientes valores
numéricos de los coeficientes:
.
Si se consigue que a la temperatura de 273 K el valor de la resistencia sea de 100 ohmios y se desprecian los términos superiores al lineal se tiene finalmente la siguiente expresión para una Pt100
R = 100 + 0.385 t (t en ºC).
En esta expresiónse supone que el calentamiento de la resistencia es debida exclusivamente al contacto con el medio del que se quiere medir la temperatura. Al igual que en el caso del potenciómetro, interesa que la variación de resistencia se convierta en variación de tensión, para lo cual se le alimenta con una intensidad de corriente. Entonces la resistencia se calentará también por efecto Joule con lo que...