Transductores y sus Aplicaciones en la Medición de Variables Físicas

Transductores de Desplazamiento

Medición de Grandes Distancias

Para este tipo de medidas se utiliza principalmente el radar. Este compuesto por un transmisor de radiaciones electromagnéticas generadas por un oscilador modular a impulsos. Estas radiaciones son emitidas directamente por una antena y un receptor amplifica los ecos que recibe del objeto cuya distancia se desea medir.

Medición de Distancias Cortas

Cuando la distancia que se va a medir no supera unos pocos metros se utiliza un potenciómetro acoplado sobre un eje roscado. Su movimiento determina la posición del elemento móvil cuya posición se mide. El principal inconveniente del empleo de potenciómetros es el desgaste que se produce en el elemento móvil.

Medición de Pequeños Desplazamientos

Existen muchos procedimientos para medir pequeños desplazamientos. El transductor utilizado puede ser resistivo, inductivo o capacitivo.

Resistivo

Existen resistencias de hilo metálico o material semiconductor construidas para variar su resistencia al ser deformadas. Estas resistencias se denominan galgas extensométricas.

Inductivo

Se utiliza un sistema de dos devanados planos de igual paso, uno fijo y otro móvil que se desplaza sobre el fijo. Si el devanado fijo, que cubre todo el campo de medida, es alimentado por una corriente alterna, se inducirá sobre el devanado móvil una señal cuya amplitud dependerá de la fase en que se encuentren ambos devanados.

Capacitivo

Con ellos se pueden medir distancias de algunos metros, aunque no se emplean por su poca exactitud. Si se utilizan para pequeños desplazamientos, se basan en que se puede variar la capacidad de un condensador modificando la distancia entre sus placas.

Medición de Ángulos

La medida de desplazamientos angulares tiene los mismos principios que los medidores de desplazamiento lineal. Pueden ser: resistivos, inductivos, capacitivos, discos codificados.

Transductores de Velocidad

Tacómetro

Es un instrumento que indica la velocidad, generalmente en revoluciones por minuto. El tacómetro mide una magnitud física y mecánica. Normalmente son tacómetros electrónicos que producen una tensión proporcional a la variación de rotación.

Medidor de Velocidad por Impulsos y Sistemas Ópticos

El detector óptico, como el inductivo, entrega una tensión que, una vez adaptada por medio de un contador, nos permite conocer el número de veces que la muesca o la cinta reflectora pasa por delante del detector.

Transductores de Presión

Tres grupos:

• Mecánicos: Son elementos de medida directa que miden la presión comparándola con un líquido de densidad y altura conocidas.

Manómetro de Presión Absoluta

Se usa la combinación de dos fuelles: uno como medida de la presión relativa y otro para medir la atmosférica. El movimiento resultante de la unión de los dos fuelles equivale a la presión absoluta.

Manómetro de Columna de Líquido

Para la medida de bajas presiones se emplea el manómetro en U con un líquido. Industrialmente se utiliza el manómetro en U modificado o de columna, y esta columna es indicada para presiones muy exactas.

También existen otros tipos de manómetros y los más utilizados son:

• El tubo Bourdon: Es de sección elíptica, metálico y curvado formando casi un anillo. Este anillo está cerrado por un extremo y por el otro se le aplica la presión a medir. Al aplicar la presión, el tubo tiende a enderezarse. El movimiento es amplificado y transmitido a un sector dentado sobre el que va una aguja indicadora.
• El diafragma: Consiste en una o varias cápsulas circulares cerradas por dos campanas. Una de las campanas sirve para conectar la presión a medir y la otra queda libre a la atmósfera. Se utiliza para pequeñas presiones.
• El fuelle: Parecido al diafragma, pero de una sola pieza flexible axialmente. Puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.

• Electromecánicos: Utilizan un elemento mecánico elástico junto con un transductor elástico que genera la señal eléctrica. Los más utilizados son: transmisores eléctricos de equilibrio de fuerzas, resistivos, magnéticos, capacitivos, extensométricos y piezoeléctricos.

Transductores de Temperatura

La medida de la temperatura constituye una de las mediciones que se realizan en la industria con mayor frecuencia. En la actualidad, los métodos más empleados son:

• Variación de la resistencia de un conductor con la temperatura.
• Variación de la resistencia de un semiconductor con la temperatura (PTC, NTC).
• Fuerza electromotriz creada en la unión de dos metales distintos al variar la temperatura.
• Intensidad de la radiación emitida por un cuerpo.

Termoresistencias

Los materiales que normalmente se emplean en la fabricación de estas termoresistencias: platino, níquel, cobre y wolframio. El sistema está constituido por un elemento de medida de platino, bobinado sobre un núcleo cerámico, protegido con óxido de magnesio bajo cubierta metálica.

Termistores

Son semiconductores a base de óxidos metálicos en los cuales su coeficiente de temperatura tiene un valor muy elevado y varía de forma lineal con esta.

Termopares

Están basados en la unión de dos metales distintos por uno de sus extremos. Cuando esta unión se calienta, se desarrolla una diferencia de potencial en sus extremos libres que es proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos extremos.

Efecto Peltier: Provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando circula una corriente a través de la unión.

Efecto Thomson: Consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperatura.

Los más utilizados son: cobre-constantán, hierro-constantán, cromel-alumel, cromel-constantán, platino-rodio.

Transductores de Luz

Hacen uso de las radiaciones luminosas. Son afectados en sus propiedades eléctricas por las radiaciones, sean o no de luz visible.

Resistencias LDR

Utilizan la propiedad de algunos materiales de variar su resistencia eléctrica con la luz.

Fotodiodos

Al incidir la luz sobre este elemento, se genera una corriente eléctrica. Cuando no hay luz, se comporta como un diodo normal. Los paneles solares están compuestos por fotodiodos.

estos por fotodiodos.