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Capitulo 2: Sensores ResistivosEquipo #2

2.1 Potencimetro

2.2 Galga extensomtricas

2.2.1 Fundamento: efecto piezorresistivo

2.2.2 Tipos y aplicaciones

1582218 Jess Orlando Burciaga Bernal1589624 Juan Heriberto Garza Alejandro

Los sensores basados en la variacin de la resistencia elctrica de un dispositivo son probablemente los mas abundantes.

Esto se debe a que son muchas las magnitudes fsicas que afectan al valor de la resistencia elctrica de un material. A consecuencia, ofrecen una solucin valida para numeroso problemas de medicin.

-El comportamiento descrito en la ecuacin, equivale a decir que la resistencia es proporcional al recorrido del cursor, implica aceptar la validez de una serie de simplificaciones que conviene aplicar, pues no siempre pueden darse por garantizadas.

-En primer lugar, se supone que la resistencia es uniforme a lo largo de todo el recorrido, pero la resistencia no ser perfectamente uniforme por lo que la linealidad del potencimetro estar acotada. En segundo lugar, se supone que el contacto del cursor da una variacin de resistencia continua, no a saltos y que, la resolucin es infinita, pero esto no es cierto para todos los tipos de elementos resistivos.

-Y para que sea aceptable el modelo descrito por la ecuacin, se tiene que alimentar con tensin alterna, su inductancia y capacidad deben ser despreciables. Con esta ecuacin:

-Los valores de Rn bajos, la inductancia no se desprecia, en particular si se trata de modelos con resistencia bobinada, y para los Rn alto, la capacidad parasita puede tener importancia.-La variable P representa lo que es variacin de temperatura cuando este se caliente solo o por el ambiente.-La variable V es la tensin

-Otro factor que limita su validez del modelo es el rozamiento del cursor y su inercia. Como compromiso, la fuerza para desplazar el cursor es de 4 de 15 g. y la velocidad esta limitada a unos 10 m/s como mximo.

-Para tener una resolucin alta se debe de tener en cuenta el ruido por la resistencia de contacto, que alcanza valores elevados debido a polvo, humedad, oxidacin, desgaste.

Los materiales empleados para la fabricacin de galgas extensomtricas son diversos conductores metlicos, como las aleaciones constante, avanzado, karma, isoelastico, y tambin semiconductores como el silicio y el germanio. Para uso de sensores tctiles en robots, se emplean tambin elastmeros conductores.

Para medida de grandes deformaciones en estructuras biolgicas, se emplean galgas elsticas que consisten en un tubo elstico lleno de mercurio u otro liquido conductor.

En la siguiente imagen se presentan diversas aplicaciones relativas a la medida de fuerza y par con elementos elsticos. Donde en el:

a) Se emplea un voladizo con una galga activa y una galga pasiva para compensacin.b) Se emplea dos galgas activas en el mismo voladizo, pero en una de ellas transversal.c) Hay una celda cargada con tres galgas activas en direccin longitudinal y otras tres en direccin transversal.d) Se emplean cuatro galgas activas, dos longitudinales y dos transversales.e) Hay solo dos galgas activas, aparte hay dos galgas pasivas para compensacin.f) Se emplean cuatro galgas activas para detectar esfuerzos de torsin, con sentidos opuestos dos a dos

2.3 Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)

Smbolo General

El fundamento de las RTD es la variacin de la resistencia de un conductor con la temperatura.

En un conductor, el nmero de electrones disponibles para la conduccin no cambia apreciablemente con la temperatura.

Pero si sta aumenta, las vibraciones de los tomos alrededor de sus posiciones de equilibrio son mayores, y as dispersan ms eficazmente a los electrones, reduciendo su velocidad media.

Esto implica un coeficiente de temperatura positivo, es decir, un aumento de la resistencia con la temperatura. Esta dependencia se puede expresar de la forma:

El empleo de un conductor para la medida de temperatura esta sometida a varias limitaciones:

1.- no se podrn medir temperaturas prximas ni superiores a la fusin del conductor.

2.- para poder medir una temperatura determinada con este mtodo, es necesario que el sensor est precisamente a dicha temperatura.

3.- evitar auto calentamientos provocados por el circuito de medida.

La capacidad de disipacin de calor viene dada por el coeficiente de disipacin , y depende del tipo de fluido y su velocidad, en el caso en que sea posible la evacuacin por conveccin.

Otra limitacin a considerar es la posible presencia de deformaciones mecnicas.

Esta situacin puede darse al medir temperaturas superficiales mediante un elemento adherido a la superficie. En este tipo de medidas hay que tener tambin en cuenta la posibilidad de gradientes de temperatura. Para evaluarla, se emplea el deno minado mdulo de Biot, hl/k donde:

h es el coeficiente de transmisin de calor.l es la dimensin del slido en cuestin. k es su conductividad trmica.

hl/k>0.2 hay gradientes de temperatura y se tiene que cuidar el sensor y si el hl/k1000C se emplean xidos de itrio y circonio.

a)Medida de temperatura con indicador no linealb)Compensacin trmicac)Termostato

d)Medida de flujo

e)Medida de nivel

f)Retardo de conexin

g) Limitacion de corriente de conexin en un diodo y fusible (H)

a) Arranque de un motor monofsicob) Circuito para desmagnetizacion automticac) Supresin de arcos en interruptoresd) Proteccin de un motor

2.4.3 LinealizacinLinealidad : se dice que un sistema es lineal o tienen linealidad si su entrada X produce una salida X. En toras palabras que la magnitud de la entrada sea proporcional a la magnitud de salida.Por ejemplo si la entrada es X+y la salida debe ser X+y, esto no quiere decir que la salida sea la misma si o que sean proporcionales, podemos tener una entrada de corriente elctrica y una salida de temperatura.

Y de esta expresin se obtiene el valor de la resistencia R.

Hay modelos de NTC lineales que incorporan un o varias resistencias en combinaciones serie y paralelo con uno o mas termistores. Su linealidad esta limitada por un margen de temperaturas que el fabricante especifica.

Red que presenta un comportamiento lineal con la temperatura en un margen de 50C a 100C.

Es la propiedad que posee un material para cambiar su resistencia elctrica cuando se le aplica un campo magntico externo.Magneto resistencia

-Una corriente de circulacin paralela al campo implica una mayor resistencia ya que la probabilidad de colisin es mayor.-Una corriente de circulacin perpendicular al campo conlleva una menor resistencia ya que la probabilidad de colisin es menor.

Tipos de Magnetorresistencias

La Magnetorresistencia Gigante

-Descubierta por Albert Fert y Peter Grunberg

-Se aplica en la lectura de datos de discos duros.

-Se considera una de las principales aplicaciones de la nanotecnologa

Medida directa de campos magnticos:-Registro Magntico de audio-Lectores de tarjetas magnticas y precios codificados-Partculas magnticas en pacientes (resonancia magntica)Medida de otras magnitudes (Esto se da a travs de las variaciones de campo magntico):-Medicin de velocidades-Detectores de proximidad-Medicin de posiciones y niveles (Flotadores)

Tipos de Aplicaciones

2.6 FOTORRESISTENCIAS (LDR) JOSE RAFAEL LASTRA CAMPOS1554801

La resistencia de una LDR disminuye al aumentar la intensidad luminosa

Un factor a considerar en las LDR es que su constante de tiempo de subida al iluminar y su constante de tiempo de cada o extincin, son distintas y funcin tanto del material como del nivel de iluminacin. La constante de tiempo al iluminar es mucho menor que al extinguir la luz.

Son sensibles tambin a la temperatura, que afecta a su sensibilidad a la radiacin incidente en un grado mas alto cuanto menor sea la iluminacin.

Los fotoconductores ms comunes, utilizables a temperatura ambiente, son:SCd Compuestos de cadmioSPb Compuestos de plomoSePb Compuestos de plomo

Las aplicaciones de las LDR ordinarias se pueden dividir entre las de medida de luz, con poca precisin y bajo costo y las que emplean la luz como radiacin a modificar.

En la primera estn: El control automtico de brillo y constraste en receptores de televisin, el control de diafragmas de cmaras fotogrficas.

En el segundo grupo estn los detectores de presencia y posicin y algunas medidas de nivel de depsitos

HIGROMETROS RESISITIVOSyRESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS

HIGROMETROS RESISTIVOSNormalmente se mide la denominada humedad relativa que es la relacin entre la presin parcial del vapor de agua presente y la necesaria para que hubiera saturacin a una temperatura dada, se expresa en tanto porciento

Elementos:Un higrmetro resistivo es un elemento cuya resistencia cambia con los cambios en la humedad relativa del aire en contacto con el elemento. Los higrmetros resistivos generalmente consisten en dos electrodos de cinta metlica en una forma de plstico. Los electrodos no se tocan, y estn aislados elctricamente entre ellos por la forma de plstico

FuncionamientoA medida que la humedad relativa del aire aumenta, la pelcula de cloruro de litio absorbe ms vapor de agua del aire. Esto hace que su resistencia disminuya marcadamente. Debido a que la pelcula de cloruro de litio est en contacto ntimo con los dos electrodos metlicos, la resistencia entre las terminales de los electrodos tambin disminuye marcadamente. La resistencia entre las terminales puede relacionarse entonces con la humedad relativa.

RESISTENCIAS SEMICONDUCTORASSon elementos sensores implementados con algunos xidos metlicos cuya resistencia a temperaturas elevadas vara en funcin de la concentracin de oxgeno del ambiente. La elevada temperatura de funcionamiento se obtiene con un calefactor de platino colocado dentro o alrededor del sensor, o impreso en el dorso de la base cermica. Esto hace, adems, que la temperatura de trabajo sea constante y elimina su efecto sobre la sensibilidad.

Aplicaciones:Deteccin de otros gases Combinando diferentes temperaturas y la impurificacin de la capa de SnO 2 se obtienen sensores cuya sensibilidad est optimizada para detectar gases concretos. Se puede medir la concentracin de gases que la nariz mide a travs del olfato. Por ello a este tipo de sensores se le suele llamar nariz electrnica. Son adecuados para detectar niveles de alarma (gases de escape de motores de combustin interna (CO), fuga de gases, deteccin de humo, pruebas de alcoholemia).