sensores fisicos

Sensores Físicos

Pontificia Universidad Católica del Perú

Contenido
1.
2.
3.
4.

Sensores resistivos y su acondicionamiento
Sensores generadores de señal
Sensores inductivos
Sensores capacitivos

SENSORES RESISTIVOS
Y SU ACONDICIONAMIENTO
Sensores potenciométricos
Galgas extensiométricas
Sensores de temperatura resistivos (RTDs)
Termistores
Fotorresistencias

SensoresPotenciométricos
Características
Fácil de usar
Bajo precio
Señal de salida elevada

Aplicaciones
Medida de
desplazamientos
Presión
Nivel

Problemas
Mecánicos
Rozamiento
Autocalentamiento
Inercia

Potenciómetros según el tipo de
desplazamiento
Movimiento lineal

Rotatorios

Efecto de la impedancia de salida

Impedancia de salida del sensor
la impedancia de salida de unsensor es importante para el
diseño del circuito de interface con el sistema de medida.
Salida en tensión: Zout debe ser baja y Zin debe ser alta.

Linealidad de un sensor:
Es la propiedad de sistemas, equipamientos
o dispositivos de responder
proporcionalmente a entradas diferentes

Efecto de la carga

Errores debidos al cableado
Medida a tres hilos

Errores debidos al cableadoMedida a cuatro hilos

Sensores Potenciométricos-Aplicaciones

http://www.spaceagecontrol.com/Main/Home

Galgas Extensiométricas
Efecto piezorresistivo:
Cambio de la resistencia
del sensor cuando es
sometido a un esfuerzo
mecánico. (Lord Kelvin
1856)
Se considera un hilo
metálico de longitud l,
sección A y resistividad
del material ρ, su
resistencia R

l
R=ρ
A

Galgasextensiométricas
dl
dR
= K
R
l
R = R o ⋅ (1 + x )

x = K ⋅ε

σ=

F
= Eε
A

k: factor de sensibilidad de la galga
ε: deformación unitaria (adimensional) del material
σ: tensión mecánica o esfuerzo (N/m2) del material
E: módulo de Young del material (GPa)
F: Fuerza que actúa a lo largo del eje de la pieza

Galgas extensiométricas
σ=

d

A=

l

•Variación de R debida aF:
•Factor de sensibilidad de la
galga:

F
= Eε
A

π ⋅d2
4

Δd
ΔR Δρ Δl
=
+ −2
R
ρ
l
d
K=

Δd d
ΔR R Δρ ρ
+1− 2
=
Δl l
Δl l
Δl l

•Cambio de resistencia:

ΔR = k ⋅ R ⋅ ε =

K ⋅R
⋅F
E⋅A

ε=

Δl
l

Tipos de Galga

Las más empleadas
Margen de medida: [0,1 – 40000 με]
K = [2 5]
R = (120 Ω, 135 Ω, 600 Ω…) ±0,1%
Tamaño: [0,4 150 mm]

Margen de medida:[0,001 3000 με]
K = [50 200]
R = [1k 5kΩ] ±1%
Tamaño: [1 5 mm]
Sensores integrados de presión

Utilización de las galgas
Las galgas solo miden en la
dirección del eje longitudinal
(eje activo)
Si se desconoce la dirección de
la tensión se disponen dos
galgas ortogonalmente

Tipos y aplicaciones

Galgas extensiométricas
Puente de Weasthone: La
variación de resistencia es
muypequeña. El uso del
puente de Weasthone
permite medir estas
pequeñas variaciones
R2 se ajusta
para obtener
V0=0volts
El valor de la Rstrain
se puede calcular
con

Rstrain

R1 ⋅ R2
=
R3

Galgas extensiométricas
Ventajas:
Tamaño reducido
Linealidad
Baja resistencia de
salida

Limitaciones
Límite de elasticidad
Adaptabilidad de la
galga
Dependencia térmicaAutocalentamiento

Aplicaciones:
Medidas de fuerza y
par
Básculas
electrónicas
Deformaciones

Aplicaciones

Celdas de carga

Sistema de prueba de galgas extensiométricas

Aplicaciones

Detector de Temperatura Resistivo
RTD

R = Ro .(1 + α1.ΔT + α 2 .ΔT 2 + ...... + +α n .ΔT n )

conductores
Ro: resistencia del sensor a una
temperatura de referencia To
ΔT: incremento de temperaturarespecto a To
Pt: α1≈3,90⋅10−3/K y
α2=(−)5,83⋅10−7/Κ2
Cambio de la velocidad media de tipo térmico de los electrones que
forman parte del material del sensor

Sensores de resistencia variable
Especificaciones de diversos detectores de
temperatura resistivos
Metales

Resistividad a 20°C
(µΩ cm)

Coeficiente de
temperatura (Ω/
Ω/K)

Intervalo de
temperatura °C

Platino

10.6...