Sensores Moduladores: Sensores Resistivos

1.1 Potenciométros

Un potenciometro es un resistor con un contacto movil deslizante o giratorio. La resistencia entre uno de los contactos moviles y uno de los terminales fijos es:

Donde x es la distancia recorrida desde el otro terminal fijo, α la fraccion de longitud correspondiente, ρ es la resistividad del material, l la longitud del material y A su seccion transversal.

Se supone q la reistencia es uniforme a lo largo de todo el recorrido l, pero obviamente la resistencia no sera completamente uniforme por lo que la linealidad del potenciometro estara acotada. Por otra parte se supone que el contacto con el cursosr es continuo, no a saltos, por lo tanto la resolucion es infinita, esto no es cierto para todos los materiales resistivos.
La temperatura tambien influye en el error que se pueda prodicir al medir una variable con el potenciometro.

1.2 Galgas extensométricas

Las galgas extensometricas se basan en la variacion de resistencia de un material semiconductor el cual es sometido a un esfuerzo mecanico.

Si a una pieza de material resistivo se le aplica un esfuerzo, esta se deformará, y cambiará su resistencia. Por tanto, este tipo de sensores se utiliza para medir fuerza o presión, aunque también puede aplicarse a la medida de desplazamientos pequeños.

Todo material al que se le aplica un esfuerzo se deformará en mayor o menor grado, y llegará a un punto en que se romperá. Esta relación esfuerzo vs. deformación se muestra en la siguiente gráfica.

1.3 Termoresistencia (RTD)

El fundamento de las RTD es la variacion de la resistencia de un conductor con la temperatura.
El simbolo que representa a las termoresistencias es:

La linea recta en diagonal indica que la variacion es intrinseca lineal.
La ecuacion carateristia de la termoresistencia es la siguiente:

Este dispositivo tiene como limitaciones.o No puede medir temperaturas próximas a la de la fusión del conductor con que se fabrica.o El autocalentamiento ocasionará derivas en la medición.o S se deforma, puede cambiar su patrón de medición.Tiene como ventaja el ser diez veces mas sensible que los termopares, tal como se verá mas adelante.

1.4 Termistores

Los termistores también son resistencia que varían su magnitud con la temperatura. Se diferencian de las termorresistencia por que están basadas en semiconductores. Por tanto su característica no es lineal, aunque dentro de un margen adecuado pueda ser considerada de es manera.

La raya quebrada indica que no es lineal. El elemento positivo o negativo indica que tiene una característica positiva o negativa respectivamente. Es decir, si es de coeficiente positivo, PTC, la resistencia se incrementa con la temperatura. Si es de coeficiente negativo, NTC, disminuye con la temperatura.

En el caso de una NTC la ecuación característica será:

1.5 Magnetoresistencias

Las magnetorresistencias se basan en la variación de resistencia en un conductor por variaciones en el campo magnético.

Este tipo de sensores tiene la ventaja con respecto a los sensores inductivos, por ser de orden cero, y con respecto a los sensores de efecto Hall por ser más sensible y proveer un mayor margen de medición de medición.Está formada por una aleación de Hierro y Níquel (permalloy)

Tiene las siguientes aplicaciones:o Medición de campos magnéticos en las lectoras de tarjetas.o Otras magnitudes que provean un cambio en el campo magnético, como el desplazamiento de una pieza, detectores de proximidad, nivel de flotador, etc. En estos casos se utiliza un imán que cambia su posición con el proceso. El campo generado por el imán es medido por la magnetorresistencia.

1.6 Fotoresistencias

Las fotorresistencia o LDR, es un dispositivo que cambia su resistencia por el nivel de incidencia de luz. Esta formada por materiales semiconductores.

1.7 Higrómetros Resistivos

El higrómetro se utiliza para medir humedad. Se basan en la variación de resistencia que experimentan los materiales por la humedad, como el vapor de agua en un gas o el agua absorbida en un líquido o sólido.

Un material típico es el aislante eléctrico, el cual disminuye su resistencia al aumentar su contenido de humedad.

1.8 Acondicionamiento

1.8.1 Divisor de Tensión:

Un divisor de tensión es una interfaz formada por una combinación serie de un resistor y un sensor, alimentados por una fuente de fija de tensión o corriente. Puede darse el caso que el sensor forme conforme la asociación serie de estos dos dispositivos. En la siguiente figura se puede observar la aplicación de esta interfaz al caso de potenciómetros.