Sensors i Transductors: Tipus i Funcionament

Sensors, Transductors i Senyals en la Indústria

Conceptes Bàsics

• Sensor: Element que realitza la mesura, en contacte directe amb la magnitud a mesurar. Utilitza una propietat física o química.
• Transductor: Transforma un tipus d'energia en una altra que el sistema pot interpretar.
• Transmissor: Transforma el senyal del sensor o transductor en un senyal normalitzat.

Relació entre Magnitud Mesurada, Sensor, Transductor i Transmissor

(Magnitud mesurada) → Sensor captador → (mm) → Transductor → (V) → Transmissor convertidor → (mA) → Display

Característiques dels Instruments de Mesura

• Camp de mesura (Range): Conjunt de valors de la variable dins dels límits de mesura de l'instrument.
• Precisió: Grau de dispersió en la mesura.
• Estabilitat: Variació de la precisió en un període de temps.
• Abast (Span): Diferència entre el límit superior i inferior del rang. Exemple: 40-100 (abast 60).
• Error: Diferència entre el valor mesurat i el valor real.
• Sensibilitat: Variació del senyal / Variació de la variable mesurada.
• Resolució: Increment més petit de la variable mesurada que produeix un canvi en la variable de sortida.

Característiques de la Transmissió de Senyals

• Alta capacitat: Quantitat d'informació transmissible.
• Baixa atenuació: Màxima distància sense pèrdua d'intensitat del senyal.
• Immunitat al soroll: Les pertorbacions elèctriques no han d'afectar el senyal.

Tipus de Senyals

Senyal Pneumàtica

Transmissió del senyal mitjançant un gas a pressió (3-15 psi).

Senyal Elèctrica

• Més utilitzada en sistemes de control a la indústria química.
• Forma habitual: intensitat, rang de 4-20 mA (valor mínim diferent de zero).

Senyal Digital

Senyal elèctrica TOT o RES (o RES o TOT) amb dos nivells (1 o 0) que s'alternen per transmetre informació.

Classificació dels Sensors Segons el Senyal Generat

• Analògica: Pot prendre qualsevol valor dins d'un rang.
• Digital: Només pot prendre un número determinat de valors.

Analitzadors en Línia

Dispositius que permeten monitoritzar paràmetres químics i físics.

Avantatges: Qualitat, seguretat, automatització, reducció de costos, etc.

Classificació dels Instruments de Mesura de la Temperatura

1. Sensors de Dilatació Tèrmica

Es basen en la dilatació d'un cos en escalfar-se.

• Termòmetre de líquid en vidre
• Làmines bimetàl·liques: Per a treballs sense gran exactitud (-30 a 500 ºC). Freqüents en electrodomèstics i processos com a termòstat.
• Termòmetre de bulb i capil·lar

2. Sensors Termoelèctrics

• Termoparells: Es basen en el corrent generat en un circuit tancat de metalls diferents en escalfar-se la unió (efecte Seebeck). Fins a 2700 ºC.
  • Tipus K (Cromel / Alumel): Baix cost i àmplia varietat d'aplicacions.
  • Tipus E (Cromel / Constantan): No magnètics, ideals per a baixes temperatures i criogènia.
  • Tipus J (Ferro / Constantan): Per a equips antics. A temperatures superiors a 760 ºC es descalibra permanentment.
• Termopila: Connexió de diversos termoparells en sèrie per augmentar la sensibilitat.

3. Sensors de Resistència Variable amb la Temperatura

• Termorresistències “RTD”: Fil conductor pur enrotllat al voltant d'un material aïllant i protegit. Pt100 és el més utilitzat.
• Termistors: Resistència variable amb la temperatura. Construïts amb semiconductors.
  • NTC: Si augmenta la temperatura, disminueix la resistència.
  • PTC: Si augmenta la temperatura, augmenta la resistència.

Conversions de Temperatura

ºF = (ºC · 9/5) + 32 | 0 ºC = 32 ºF | ºF = K · 1,8 - 459,67 | ºC = (ºF - 32) · 5/9