Sensores

5. SENSORES PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA

5.1 DEFINICION DE SENSOR
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión,humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.

5.2 TIPOS DE SENSOR

5.2 TIPOS DE SENSOR

5.2 TIPOS DE SENSOR

5.3 SENSOR TERMICO RTD

Un RTD (del inglés: resistance temperaturedetector) es un detector de temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura.

5.3 SENSOR TERMICO RTD

5.3 SENSOR TERMICO RTD
Por lo general, la variación es bastante lineal en márgenes amplios de temperatura.

Donde: R0 , es la resistencia a la temperatura de referencia T0 ΔT, es la desviación detemperatura respecto a T0 (ΔT = T − T0) α, es el coeficiente de temperatura del conductor especificado a 0 °C, interesa que sea de gran valor y constante con la temperatura.

5.3 SENSOR TERMICO RTD
Los materiales empleados para la construcción de sensores RTD suelen ser conductores tales como el cobre, el níquel o el platino. Las propiedades de algunos de éstos se muestran en la siguiente tabla:Parámetro Resistividad (μΩcm) α(Ω / Ω / K) R0(Ω) Platino (Pt) 10.6 0.00385 25, 50, 100, 200 Cobre (Cu) 1.673 0.0043 10 Níquel (Ni) 6.844 0.00681 50, 100, 120 Molibdeno (Mo) 5.7 0.003786 100, 200, 500

margen (°C)

-200 a +850

-200 a +260

-80 a +230

-200 a +200

5.3 SENSOR TERMICO RTD

5.3 SENSOR TERMICO RTD
De todos ellos es el platino el que ofrece mejores prestaciones, como:
•Alta resistividad: para un mismo valor óhmico, la masa del sensor será menor, por lo que la respuesta será más rápida. • Margen de temperatura mayor. • Alta linealidad.

• Sin embargo, su sensibilidad (α) es menor.
Un sensor muy común es el Pt100 (RTD de platino con R=100 Ω a 0 °C). En la siguiente tabla se muestran valores estándar de resistencia a distintas temperaturas para un sensor Pt100 conα = 0.00385Ω / Ω / K. Temperatu ra (°C)) Resistencia (Ω)

0
100

20
107.79

40
115.54

60
123.24

80
130.87

100
138.50

5.3 SENSOR TERMICO RTD
Ventajas de las RTD • Margen de temperatura bastante amplio. • Proporciona las medidas de temperatura con mayor exactitud y repetitividad. • El valor de resistencia del RTD puede ser ajustado con gran exactitud por el fabricante(trimming), de manera que su tolerancia sea mínima. Además, éste será bastante estable con el tiempo. •Los RTD son los más estables con el tiempo, presentando derivas en la medida del orden de 0.1 °C/año. •La relación entre la temperatura y la resistencia es la más lineal. •Los sensores RTD tienen una sensibilidad mayor que los termopares. La tensión debida a cambios de temperatura puede ser unas diezveces mayor. •La existencia de curvas de calibración estándar para los distintos tipos de sensores RTD (según el material conductor, R0 y α), facilita la posibilidad de intercambiar sensores entre distintos fabricantes. • A diferencia de los termopares, no son necesarios cables de interconexión especiales ni compensación de la unión de referencia.

5.3 SENSOR TERMICO RTD
Desventajas de las RTD• Dado que el platino y el resto de materiales conductores tienen todos una resistividad muy baja, para conseguir un valor significativo de resistencia será necesario devanar un hilo de conductor bastante largo, por lo que, sumando el elevado coste de por sí de estos materiales, el coste de un sensor RTD será mayor que el de un termopar o un termistor. • El tamaño y la masa de un RTD será...