8 Circuitos de acondicionamiento para sensores de reactancia variable

TEMA 7:
CIRCUITOS DE ACONDICIONAMIENTO PARA
SENSORES DE REACTANCIA VARIABLE

Bibliografía:
Sensores y acondicionadores de señal
Pallás Areny, R.
Marcombo, 1994
Instrumentación electrónica moderna y técnicas de medición
Cooper, W.D. y otro
Prentice-Hall, 1990
Componentes electrónicos
Siemens
Marcombo,1987
Hojas de características de los fabricantes

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007Dpto. de Ing. Eléctrica, Electrónica y Automática.
Universidad de Castilla – La Mancha

Circuitos de acondicionamiento para sensores de reactancia variable

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007

INTRODUCCIÓN
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El circuito de acondicionamiento de un sensor de reactancia variable (inductiva o capacitiva) debe ser
alimentado con una tensión o una corriente alterna.

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Debe existir un medio paradetectar las variaciones de amplitud, en la señal de salida del circuito de
polarización del sensor, consecuencia de las variaciones de la magnitud a medir.

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Finalmente, lo deseable es obtener una tensión proporcional a las variaciones de la magnitud a medir.

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En el proceso de diseño es preciso minimizar el efecto de los campos electromagnéticos espúreos y
capacidades parásitas queintroducen el propio circuito de acondicionamiento y los cables de conexión.

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Por estas razones, el diseño de los circuitos de acondicionamiento para este tipo de sensores no es una
tarea simple, en muchas ocasiones de difícil resolución utilizando componentes discretos.
De hecho, la mayoría de los sensores de reactancia variable son acondicionados por el mismo fabricante
del sensor, estandodisponible, comercialmente, el sensor y su circuito de alimentación y
acondicionamiento en un mismo encapsulado, o en encapsulados diferentes pero directamente
conectables.

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Dado el nivel del curso, el objetivo generalista que se pretende y la gran variedad y casuística que existe
para este tipo de sensores, expondremos en este capítulo algunos principios generales de
acondicionamiento aplicables asensores capacitivos e inductivos. El conocimiento de estas cuestiones
generales nos permitirá (como usuarios) comprender y utilizar adecuadamente los sensores
preacondicionados de este tipo que comercialmente están disponibles.

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Circuitos de acondicionamiento para sensores de reactancia variable

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007

ESQUEMA GENERAL DE ACONDICIONAMIENTO

Tensión dealimentación del
circuito de polarización del
sensor.

Señal de salida del circuito de
polarización del sensor, modulada
por la magnitud a medir.

CIRCUITO

DE

SENSOR

DETECTOR
DE LA SEÑAL
MODULADORA

POLARIZACIÓN

Detección
coherente.
Otra alternativa
es la detección
de envolvente.

Evolución temporal de la
magnitud a medir.

Señal de salida proporcional a
la magnitud a medir.

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Circuitos deacondicionamiento para sensores de reactancia variable

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007

PUENTES DE ALTERNA
Para el acondicionamiento de sensores de reactancia variable, la solución clásica es emplear una configuración
de medida en puente alimentado en alterna. De modo que la tensión de salida VS tiene la misma frecuencia que
la tensión de alimentación y su amplitud está modulada por lamagnitud a medir.
(a)

(b)
Z0

Z0
VS

V
Z0

(c)
Z0(1-x)

Z0

VS = V
Z0(1+x)

x
2(2 + x )

VS

V
Z0

VS = V

L0(1-x)

R

x
2

VS = V

VS

V

Z0(1+x)

x
2

L0(1+x)

R

En el puente (a) la salida varía de forma no lineal con x. Pero si se trata de un sensor diferencial y se ponen sus
dos impedancias en brazos adyacentes (puente (b)), entonces hay proporcionalidad entre VS y x. Además,
como ya es sabido,las interferencias térmicas y de otros tipos, que afectan por igual en los dos brazos, se
anulan. Esta es una de las razones de que los puentes de alterna sean el método de medida habitual para
sensores diferenciales. Si el sensor es inductivo, el divisor fijo se toma normalmente resistivo (puente (c))
En el caso de sensores capacitivos (diferenciales o simples) su
capacidad es muy pequeña (del...