Issuu on Google+

EDUARDO CANELÓN C.I. 17.813.488 PROFESORA: ROSALBA SIRACUSA


TRANSDUCTOR Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (p.e. electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa), aunque no necesariamente la dirección de la misma. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energía por lo que la señal medida resulta debilitada.

Clasificación de los transductores según la variable física a medir: TEMPERATURA RTD: Sensor de tipo resistivo y que varía su resistencia según la temperatura. Actúa como un metal, por lo tanto tiene coeficiente de temperatura positivo. Es un sensor muy lineal, repetibilidad alta y presentan un error del 0,1% a 1%. La sensibilidad es 10 veces mayor a los termopares, y 10 veces menor que los termistores. TERMISTORES: Son semiconductores sensibles a la T. Se consigue actuando sobre la movilidad de los semiconductores.

Hay de 2 tipos: NTC (coeficiente de temperatura negativo) y PTC (coeficiente de temperatura positivo). NTC son incluso más alineales que las PTC. Tienen una alta sensibilidad (10+ que las RTD), presenta una resistencia muy alta a la temperatura de trabaja, bajo calentamiento y son económicos. TERMOPAR: Son sensores generadores y se basan en el efecto Peltier y del efecto Seebeck.


Se basan en que dos metales homogéneos, A y B, con dos uniones a diferente temperatura, aparecerá una corriente eléctrica. PIROELECTRICOS: Son sensores generadores. Aparecen cargas superficiales en una dirección determinada cuando el material experimenta un cambio de temperatura. Estas cargas son debidas al cambio de su polarización espontánea al variar la temperatura. Osciladores de Cuarzo UNIONES P-N: DIODO, TRANSISTORES, dada sus características estáticas, la movilidad de los semiconductores variará a la temperatura variando la corriente que circule por ella. OTROS TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA Detección De Temperatura Mediante Dispositivos De Estado Sólido Un diodo de silicio ordinario es sensible a la temperatura. Para una corriente constante, su voltaje en directa de ánodo a cátodo varía de manera inversa a la temperatura. Esta dependencia puede usarse para medir el cambio de temperatura de un medio conteniendo el diodo, o de un dispositivo que está en contacto térmico con el diodo. En la figura 7 b se muestra el enfoque del circuito general. También pueden usarse otros dispositivos de estado sólido como elementos sensores de temperatura. La desventaja universal de este método es la inevitable inestabilidad de lote de cualquier dispositivo de estado sólido. La medición de temperatura mediante dispositivos de estado sólido es más aplicable a la detección de límites de temperatura que a la medición exacta.

DISTANCIA, DESPLAZAMIENTO O POSICIÓN POTENCIOMETROS: Es un sensor de tipo resistivo. Básicamente es un resistor con un contacto móvil deslizante o giratorio. Y según el ángulo girado o la distancia recorrida x la resistencia entre el contacto móvil y uno de los terminales varía. GALGAS: Se basan en la variación de resistencia de un conductor o un semiconductor cuando es sometido a un esfuerzo mecánico.


Si se le somete a un esfuerzo en dirección longitudinal, cada una de las tres magnitudes que intervienen en el valor de R experimenta un cambio, por lo tanto, R también cambia la forma. MAGNETORRESISTENCIAS: Si se le aplica un campo eléctrico a un conductor por el que circula una corriente eléctrica, dependiendo de la dirección del campo, además de la tensión de Hall hay una reducción de la corriente al ser desviados algunos electrones de su trayectoria. CONDENSADOR DIFERENCIAL: Sensor de tipo capacitivo. Consiste en dos condensadores variables dispuestos físicamente de tal modo que experimenten el mismo cambio pero en sentidos opuestos. LVDT: Sensor inductivo. Es un transformador diferencial de variación lineal. Se basa en la variación de la inductancia mutua ente un primario y cada uno de los secundarios al desplazarse a lo largo de su interior un núcleo de material ferromagnético, arrastrado por un vástago no ferromagnético, unido a la pieza cuyo movimiento se desea medir. CORRIENTES DE FOUCAULT: Sensor inductivo. La impedancia de una bobina por la que circula una corriente alterna queda alterada si se introduce una superficie conductora dentro de su campo magnético. Ello es debido a que se inducen corrientes de Foucault en la superficie que crean su propio campo magnético, opuesto al de la bobina. Cuanto más próximas estén la bobina y la superficie, mayor es el cambio de impedancia. EFECTO HALL: Sensor inductivo. Consiste en la aparición de una diferencia de potencial transversal en un conductor o semiconductor, por el que circula corriente, cuando hay un campo magnético aplicado en dirección perpendicular a ésta. CODIFICADOR INCREMENTAL: Es un sensor digital. Hay un elemento lineal o un disco con poca inercia que se desplaza solidario a la pieza cuya posición se desea determinar. CODIFICADOR ABSOLUTO: Sensor digital. Ofrecen a su salida una señal codificada correspondiente a la posición de un elemento móvil, regla o disco, con respecto a una referencia interna. FOTOELÉCTRICOS: Basada en uniones p-n. Comportamiento de los transductores Exactitud La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.


PRECISIÓN La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima. RANGO DE FUNCIONAMIENTO El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango. VELOCIDAD DE RESPUESTA El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.

CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSDUCTORES Un transductor se puede definir como un dispositivo capaz de convertir la energía de una forma a otro. Transductores se pueden encontrar tanto en la entrada, así como en la etapa de salida de una medida del sistema. El transductor de entrada se llama el sensor, ya que los sentidos físicos y cantidad deseada la convierte en otra forma de energía. El transductor de salida se llama el actuador, porque convierte la energía en una forma en que otro sistema independiente puede reaccionar, si se trata de un sistema biológico o de un sistema técnico. Por lo tanto, de un sistema biológico el actuador puede ser un display numérico o un altavoz a los cuales la o auditiva sentidos visuales reaccionar respectivamente. Para un sistema técnico el actuador puede ser un registrador de o un láser, los agujeros en la producción de un material cerámico. Conceptos Básicos Transductores de Temperatura Los transductores eléctricos de temperatura utilizan diversos fenómenos que son influidos por la temperatura y entre los cuales figuran:     

Variación de resistencia en un conductor (sondas de resistencia). Variación de resistencia de un semiconductor (termistores). f.e.m. creada en la unión de dos metales distintos (termopares). Intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (pirómetros de radiación). Otros fenómenos utilizados en laboratorio (velocidad del sonido en un gas, frecuencia de resonancia de un cristal, etc.).


Los metales puros tienen un coeficiente de resistencia de temperatura positivo bastante constante. El coeficiente de resistencia de temperatura, generalmente llamado coeficiente de temperatura es la razón de cambio de resistencia al cambio de temperatura. Un coeficiente positivo significa que la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si el coeficiente es constante, significa que el factor de proporcionalidad entre la resistencia y la temperatura es constante y que la resistencia y la temperatura se graficarán en una línea recta. Cuando se usa un alambre de metal puro para la medición de temperatura , se le refiere como detector resistivo de temperatura , o RTD ( por las siglas en ingles de resistive temperature detector). Cuando se usan óxidos metálicos para la medición de temperatura, el material de oxido metálicos conformado en forma que se asemejan a pequeños bulbos o pequeños capacitores. El dispositivo formado así se llama Termistor . Los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos grandes que no son constantes . En otras palabras, el cambio de resistencia por unidad de cambio de temperatura es mucho mayor que para el metal puro, pero el cambio es en la otra dirección: la resistencia disminuye a medida que se aumenta la temperatura. El hecho de que el coeficiente no sea constante significa que el cambio en la resistencia por unidad de cambio de temperatura es diferentes a diferentes temperaturas. La linealidad extrema de los termistores los hace poco apropiados para la medición de temperatura a través de rangos amplios. Sin embargo, para la medición de temperaturas dentro de bandas angostas, están muy bien dotados , pues dan una gran respuesta a un cambio de temperatura pequeño. Como regla general, los termistores son preferibles cuando la banda de temperaturas esperada es angosta, mientras que los RTD son preferibles cuando la banda de temperatura esperada es amplia. Con tantos transductores, ¿con cuál nos quedamos? Ningún transductor es el mejor en todas las situaciones de medida, por lo que tenemos que saber cuándo debe utilizarse cada uno de ellos. Como podemos ver, en la Tabla 1 se están comparando los cuatro tipos de transductores de temperatura más utilizados, y refleja los factores que deben tenerse en cuenta: las prestaciones, el alcance efectivo, el precio y la comodidad. Un análisis más detallado de cada uno de estos cuatro tipos nos ayudará a entender las diferencias.


TIPOS DE TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA

TERMÓMETROS DE RESISTENCIA La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento de detección. El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cerámica. El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado "coeficiente de temperatura de resistencia" que expresa, a una temperatura especificada, la variación de la resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura. La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal siguiente: Rt = R0 (1 + a t) En la que: R0 = Resistencia en ohmios a 0°C. Rt = Resistencia en ohmios t °C. a = Coeficiente de temperatura de la resistencia. DETECTORES DE TEMPERATURA DE RESISTENCIA El detector de temperatura de resistencia (RTD) se basa en el principio según el cual la resistencia de todos los metales depende de la temperatura. La elección del platino en los RTD de la máxima calidad permite realizar medidas más exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 ºC. Los RTD más económicos utilizan níquel o aleaciones de níquel, pero no son tan estables ni lineales como los que emplean platino. En cuanto a las desventajas, el platino encarece los RTD, y otro inconveniente es el auto calentamiento. Para medir la resistencia hay que aplicar una corriente, que, por supuesto, produce una cantidad de calor que distorsiona los resultados de la medida. Una tercera desventaja, que afecta al uso de este dispositivo para medir la temperatura, es la resistencia de los RTD. Al ser tan baja, la resistencia de los hilos conductores que conectan el RTD puede provocar errores importantes. En la denominada técnica de dos hilos (Figura 1a), la resistencia se mide en los terminales del sistema de adquisición de datos, por lo que la resistencia de los hilos forma parte de la cantidad desconocida que se pretende medir. Por el contrario, la técnica de cuatro hilos (Figura 1b) mide la resistencia en los terminales del RTD, con lo cual la resistencia de los hilos queda eliminada de la


medida. La contrapartida es que se necesita el doble de cables y el doble de canales de adquisición de datos. (La técnica de tres hilos ofrece una solución intermedia que elimina un cable, pero no es tan precisa.) TRANSDUCTORES DE PRESIÓN Generalidades Los transductores de presión son sensores que transforman la presión de un medio en señal eléctrica para su posterior análisis. La medición de la presión puede realizarse empleando diversos principios físicos, algunos de ellos son:    

Bombardeo molecular sobre lámina muy fina. Chips sensores de presión. Acelerómetros de tecnología integrada. Tecnología integrada piezoresistiva.

Los más utilizados en esta area son los basados en tecnología integrada piezoresistiva. Se realizan con galgas extensiométricas (Strain Gages) midiendo presión diferencial.

TRANSDUCTORES DE HUMEDAD Los transductores de humedad se usan en aquellos lugares donde es necesaria una precisad de la humedad del aire. Por ejemplo, los transductores de humedades se usan en laboratorios en conexión con un regulador para mantener una humedad constante en el laboratorio. Los transductores de humedad se usan también cada vez más en los sectores de calefacción, ventilación y climatización, o en cualquier otro proceso de producción donde es necesario controlar la humedad del aire. Los transductores se suelen conectar a una unidad de control separada. Los transductores de humedad convierten la magnitud física de humedad del aire en una señal normalizada, que la transfiere a un sistema de control. Esto permite por ejemplo generar una alarma o apagar un sistema de ventilación al superar un valor máximo o mínimo predefinido


TRANSDUCTOR DE FLUJO

TRANSDUCTOR DE TEMPERATURA

DIEFRENTES TIPOS DE TRANSDUCTORES

Transductores Anal贸gicos

Transductores Digitales


Transductor