Tipos de Sensores y Transductores Industriales: Temperatura, Fuerza y Deformación

Tipos de Sensores de Temperatura

Termostatos: Son del tipo todo o nada que conmutan de un estado a otro. Constan de un bimetal que se deforma según la temperatura, también hay construcciones a base de termistores. Su rango es de -75°C a +540°C. Ventaja: Regulable y utilizan sondas muy diminutas. Desventaja: No ofrecen respuesta lineal.

RTD: Su resistencia varía ante un cambio de temperatura. Se componen de alambre bobinado y película metálica. Su rango es de -200°C a +850°C. Ventaja: Buena sensibilidad.

Termistores: Resistencias semiconductoras que varían la resistencia ante un cambio de temperatura. Pueden ser NTC o PTC. Las NTC se construyen de hierro, cobre, cobalto, entre otras, y las PTC de óxidos de bario y titanio. Su rango es de 100°C a 500°C. Ventaja: Económica, estable y buena sensibilidad. Desventaja: Respuesta no tan lineal.

Termocuplas: Producen un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura entre el punto de unión de dos metales y cualquiera de los extremos libres. Se construyen de dos alambres conductores de metales diferentes y soldados por uno de sus extremos formando una unión. Su rango va desde -270°C a 2300°C. Ventaja: Según el tipo, pueden trabajar en ambientes o líquidos corrosivos y ambientes con ruido eléctrico. Desventaja: Requieren de circuitos adicionales para lograr mayor amplificación de señal y linealidad.

Sensores Infrarrojos: Miden la temperatura de radiación natural de un cuerpo. Su rango es de -273°C en adelante. Ventaja: Medición de temperaturas muy elevadas, permiten realizar mediciones sin entrar en contacto con el objeto. Desventaja: Costo.

Sensores de Silicio: Miden la temperatura en función de la variación de VBE. Se fabrican como componentes electrónicos y se caracterizan por ser de tamaño pequeño. Ventaja: Linealidad, entregan señales digitales. Desventaja: Rango de medición muy acotado.

Sensores de Fuerza y Deformación

Galgas Extensiométricas: Su funcionamiento se basa principalmente en la variación de su resistencia interna cuando se someten a un esfuerzo mecánico. Esto se debe a que al someter a una dirección longitudinal un hilo metálico, sus magnitudes como resistividad, longitud y sección, las cuales modifican la resistencia, experimentan un cambio.

Características Técnicas

1. Resistencia de la galga: Es la resistencia medida entre dos terminales de metal de la galga.
2. Factor de galga: Es la sensibilidad de la misma, la cual es proporcional al cambio relativo de la resistencia.
3. Referencia de temperatura: Es la temperatura para la cual las características técnicas son válidas.
4. Características de temperatura: Cambios que presenta la resistencia de la galga por la temperatura, debido a los coeficientes de expansión térmica de los materiales.

La variación de una galga puede medirse incorporando un puente de Wheatstone. Se realiza una compensación para realizar un ajuste en esta configuración. Esta compensación se hace adicionando al puente una serie de resistencias cuyo valor nominal esté ligado a la temperatura.

Celda de Carga: Son transductores cuyo funcionamiento se basa en la conversión de una acción de carga o peso en una señal eléctrica análoga. Dicha conversión se realiza gracias a la deformación física de una serie de galgas conectadas en configuración de puente de Wheatstone y dispuestas en el cuerpo de la celda. El peso aplicado a una celda produce una deflexión en la viga y una deformación de la galga, lo cual se refleja en un cambio en la resistencia eléctrica. La mayoría de celdas están basadas en el uso de galgas extensiométricas que pueden ser por deflexión, compresión, tensión, corte, etc.