Tema4

Tema 4. Transductores
Introducción
Transductores son elementos que transforman una magnitud física en una señal eléctrica. Se
pueden clasificar en dos grupos: Activos y pasivos. Son transductores activos los que hay que conectar
a una fuente externa de energía eléctrica para que puedan responder a la magnitud física a medir como
por ejemplo las fotoresistencias y termoresistencias, y son pasivoslos que directamente dan una señal
eléctrica como respuesta a la magnitud física como los fotodiodos y las sondas de pH.
Se denomina función de transferencia de un transductor a la relación matemática entre la
magnitud física y la respuesta eléctrica. Dicha función puede ser de diferentes tipos. Una función de
transferencia lineal tiene por expresión S = a + bs donde S es la señal eléctrica, a y bson constantes y
s es la señal física específica de cada transductor. Las funciones de transferencias no lineales pueden
ser tambien de diferntes tipos: logarítmicas, como S = a + b Lns; exponenciales, como S = aebs;
polinómicas como S = a + b s + c s2 + d s3 + …, etc..
4.1

Transductores de conductividad
Para medir la conductividad de una disolución se emplea la celda de conductividades, queconsiste en un par de electrodos plano-paralelos de Platino separados una cierta distancia. Cuando se
conecta una fuente de tensión externa a los electrodos y se sumerge la celda en una disolución iónica,
los iones se mueven debido al campo eléctrico que existe entre los electrodos. Si la fuente de tensión es
de corriente continua, los iones que van llegando a los electrodos absorben o cedenelectrones y se
produce el fenómeno de electrolísis. Sin embargo, si se está interesado solo en el fenómeno del
movimiento de los electrones por la disolución, el fenómeno de electrolísis es un efecto
contraproducente. Por ello se escoge una fuente de tensión de corriente alterna para que los iones no
tengan tiempo de intercambiar electrones con los electrodos, y la disolución se comporta como un
medioconductor, con una conductividad dada, en cuyo interior se mueven los iones. Dicho conductor
tendrá una resistencia eléctrica por lo que la celda es un transductor que transforma la conductividad de
la disolución en resistencia eléctrica. Un montaje para medir la resistencia de la disolución y,
posteriormente, la conductividad es el siguiente:

R

Celda

La resistencia R es conocida, tal quemidiendo la ddp entre sus extremos (ddpR) permie
conocer la intensidad de la corriente que circula
por la celda. Si medimos la ddp en los extremos
de la celda (ddpC) y aplicamos Ohm tendremos la
resistencia de la celda (RC)
I=

ddp R
R

RC =

ddp C
I

(4.1)

Para obtener ahora el valor de la conductividad de la disolución se recurre a la expresión que la
relaciona con la resistencia de la disolución: R =C .

σ

En dicha expresión C es una constante denominada constante de celda cuyo valor se determina
midiendo la resistencia de una disolución patrón de KCl 0.1 Molar cuya conductividad está tabulada
1

4.2 Transductores de temperatura
4.2.1 Termoresistencias
Son conductores cuya resistencia varia con la temperatura. La función de transferencia de las
termoresistencias es en general:

R = RO{1 +a1 (T - To)+ a2 (T - To )2 + ... + an (T - To )n }

(4.2)

donde Ro es la resistencia a una temperatura To (medida en grados Kelvin) de referencia.
Un elemento conductor que se emplea es el Platino, para el cual se tienen los siguientes valores
numéricos de los coeficientes: a1 = 3.85x10-3 K-1, a2 = -5.83x10-7 K-2 .
Si se consigue que a la temperatura de 273 K el valor de la resistencia sea de 100ohmios y se
desprecian los términos superiores al lineal se tiene finalmente la siguiente expresión para una Pt-100
R = 100 + 0.385 t (t en ºC)

(4.3)

En esta expresión se supone que el calentamiento de la resistencia es debida exclusivamente al
contacto con el medio del que se quiere medir la temperatura. Al igual que en el caso del
potenciómetro, interesa que la variación de resistencia se...