Sensores

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CAPITULO VII
SENSORES
Un sensor convierte una señal física de un tipo en una señal física de otra
naturaleza. Por ejemplo una termocupla produce un voltaje que está relacionado con la
temperatura, así mismo en una resistencia metálica se aprovecha el fenómeno de
variación de la resistencia con la temperatura para producir una señal de voltaje que sea
proporcional a la temperatura.La diferencia entre los dos ejemplos está que para el caso de la termocupla se
produce un milivoltaje producto de la unión de dos materiales a una determinada
temperatura, en el segundo ejemplo la pura resistencia por si sola no puede hacer la
conversión a voltaje sino que requiere de un circuito y de una fuente de alimentación. En
el primer caso tenemos al elemento sensor sólo, en el segundo ael elemento sensor más
un circuito, en este segundo caso la unión de los dos constituye el transductor. Tanto en
el caso de la termocupla como de la resistencia metálica se necesitan etapas adicionales
de acondicionamiento como amplificación y filtraje de la señal.

7.1 Características de los sensores
Cuando se diseñan sistemas de adquisición de datos con computadora, hay
aspectos a cercade los sensores que es necesario tener en cuenta:
-

La naturaleza de la señal que el sensor – transductor genera: voltaje, rango de
amplitud, respuesta en frecuencia, precisión necesaria, determinan

el tipo de

acondicionamiento de señal, convertidor A/D y cualquier otro hardware a utilizar.
- La influencia de las señales de ruido así como los efectos de carga del hardware deadquisición de datos sobre el sensor.

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-

La calibración del sensor con respecto a la variable física. Si la respuesta del sensor a
los cambios de la variable física es lineal o no. Una calibración mal hecha va a
producir mediciones erróneas.

-

La interdependencia entre los distintos componentes del sistema de adquisición de
datos, por ejemplo un sensor muy bueno, con un pobreconvertidor A/D no sirve de
casi nada.

-

La precisión del sensor, esto es la capacidad de medir el mismo valor repetidas
veces en idénticas condiciones.

-

El tiempo de respuesta del sensor, es decir, el tiempo requerido para responder a un
cambio brusco de la variable que está siendo sensada.

-

El coeficiente de temperatura del sensor, el cual viene dado por el cambio que se
produceen la respuesta del sensor debido al cambio en la temperatura a la cual se
encuentra, por ejemplo el aumento en las corrientes de fuga y el voltaje offset de un
amplificador, el aumento de la corriente en la oscuridad de un fotodiodo.

-

La histérisis de un sensor, la cual se define como la dependencia de la salida del
sensor de la respuesta anterior. Esta es muy común en sistemasmagnéticos y
mecánicos.
Existen varias formas de clasificar los sensores, por ejemplo se pueden clasificar

por el principio físico de funcionamiento (inductivo, capacitivo, termoeléctrico o
resistivo etc.), por la variable física medida (temperatura, presión, posición etc. por la
capacidad de generar energía (activos) o de necesitar de un circuito de excitación
(pasivos). En este trabajo se estudianlos sensores de acuerdo al tipo de variable física
medida.

7.2 Sensores de temperatura
Entre los sensores más comunes empleados para medir temperatura

con

instrumentación electrónica se tienen: RTDs, termistores, sensores de circuito integrado
(IC ) y termocuplas.

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• Detector de resistencia metálica (RTD)
El detector de resistencia metálica RTD, es uno de los sensores másprecisos de
temperatura. Se caracteriza por su excelente estabilidad, usualmente es utilizado para
medir temperaturas de 0 °C a 450 °C.
La resistencia metálica es de alambres finos o de películas de metales. Su
resistencia varía en forma directamente proporcional con la temperatura. Ellas son
fabricadas de metales como cobre, plata, oro, tungsteno y níquel, no obstante el platino
es el...