Sensores resistivos

TEMA 6: CIRCUITOS DE ACONDICIONAMIENTO PARA SENSORES RESISTIVOS

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 2007 Dpto. de Ing.Eléctrica, Electrónica y Automática. Universidad de Castilla – La Mancha

Circuitos de acondicionamiento para sensores resistivos

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007

INTRODUCCIÓN
La flexibilidad en el diseño de los acondicionadores de señal para sensores de resistencia variable, junto con la abundancia de mecanismos que pueden modificar la resistencia eléctrica de un material,hacen que dicho grupo de sensores sea el más numeroso. En este capítulo se describe cómo a partir de las variaciones de resistencia en respuesta a la magnitud a medir, se pueden obtener tensiones en un margen útil para los convertidores analógico-digitales o para instrumentos de medida de magnitudes eléctricas. Se expondrá también cómo en el acondicionamiento de señal en esta etapa inmediata alsensor se pueden compensar interferencias y linealizar la respuesta. El desarrollo del capítulo se hace de acuerdo con la magnitud de las variaciones de resistencia esperadas. Así, después de una breve revisión de los métodos de medida de resistencia, se analizan los circuitos de acondicionamiento en el siguiente orden: Para potenciómetros Para termistores Para RTD Para galgas extensométricas. Losotros sensores de resistencia variable no reciben un tratamiento especial.

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Circuitos de acondicionamiento para sensores resistivos

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007

MEDIDA DE RESISTENCIAS
En general, el comportamiento de un sensor resistivo se puede expresar como: R=R0f(x), con f(0)=1. Para el caso en que la relación sea lineal se tiene: R=R0(1+kx) El margen de variación dekx cambia mucho según el tipo de sensor y, por supuesto, según la amplitud de los cambios en la magnitud a medir. A efectos prácticos puede acotarse en el margen [0 ,-1] para los potenciómetros lineales de cursor deslizante y [0, 10-5 a 10-2] para las galgas extensométricas. Cualquiera que sea el circuito de medida, hay dos consideraciones con validez general para todos los sensores resistivos:Todos necesitan una alimentación eléctrica (en tensión o en corriente) para poder obtener una señal de salida eléctrica. La magnitud de esta alimentación, que influye directamente en la sensibilidad del sensor, viene limitada por el posible autocalentamiento del mismo, ya que una variación de su temperatura influye en su resistencia. Para la medida de resistencias existen varios métodos, clasificadosen métodos de deflexión y métodos de comparación. El método de deflexión más simple consiste en alimentar el sensor con una tensión o una corriente y medir, respectivamente, la corriente o la caída de tensión en la resistencia. El problema más serio que presenta es, que, en muchos casos, el valor máximo del cambio a medir es incluso de sólo el 1%. Ello supone tener que medir cambios de corrienteo tensión muy pequeños superpuestos a valores estacionarios muy altos (correspondientes a x=0). Los métodos de comparación están basados en el uso de dos divisores de tensión, en uno de los cuales está insertado el sensor resistivo. Son los denominados puentes de Wheatstone.

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Circuitos de acondicionamiento para sensores resistivos

Juan Enrique García Sánchez, Diciembre 2007

MEDIDA DERESISTENCIAS (continuación)
Medidas por deflexión.

I Vm Rx Vx Rp Rx V

V

V

Rx =

Vx I

Rx =

Vm + Rp I

Medidas por comparación. Puente de Wheatstone.
Estos métodos son adecuados para medir variaciones pequeñas de Rx. En este caso se ajusta el cursor del potenciómetro graduado hasta anular Vm. Cuando Vm=0 se dice que el puente está equilibrado. El valor de Rx se lee...