Lección 6 Sensores resistivos
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1. Lecci n 6 Sensores resistivos 6 2 Galgas extensiom tricas gt Variaciones de la resistencia de un conductor o semiconductor sometido a un esfuerzo mec nico l AR_Ap A Ad R Pad R 1d Ley de Hooke c Ee z E o Esfuerzo axial T E M dulo de Young A Secci n del material e Deformaci n unitaria 1ue 10 m m Instrumentaci n Electr nica 9 Lecci n 6 Sensores resistivos Factor de galga gt Variaci n de resistencia respecto a la deformaci n K AR Ro _ AR R 2 0 4 5 AVI l E a aR R Resistencia en reposo K R o j gt Resistencia tras la deformaci n R R AR R R KR e Ro 1 Ke AR gt Sensibilidad de la galga a la deformaci n S K R Instrumentaci n Electr nica 10 Lecci n 6 Sensores resistivos De la expresiones anteriores vemos que para lograr mayores cambios en AR ser conveniente tener mayores longitudes de hilo p e con una disposici n en zig zag y de peque a secci n Tipos de galgas Met licas Semiconductoras Las m s empleadas e Margen de medida 0 001 3000 ue e Margen de medida 0 1 40000 ue K 50 200 K 2 5 e R 1k 5kKQ 1 e R 120 O 135 Q 600 Q 0 1 Tama o 0 4 150 mm e Tama o 1 5 mm e Sensores integrados de presi n Instrumentaci n Electr nica 11 Lecci n 6 Sensores resistivos e Galgas met2. Hidr geno Etanol Ric R3500 ppm metano Isobutano Metano 1000 10000 Concentraci n C ppm Instrumentaci n Electr nica 25 Lecci n 6 Sensores resistivos La relaci n entre la resistencia del sensor Rs y la concentraci n de gas C puede expresarse en un cierto margen de la concentraci n del gas por la ecuaci n Rs K CI La figura muestra la respuesta del sensor de metano TGS 842 de la firma Figaro 4 Se observa como el sensor no solo es sensible al metano sino tambi n a otros gases combustibles escasa selectividad Los valores de resistencia se expresan referidos a la resistencia del sensor a 3500ppm de metano Puede conseguirse una mayor selectividad a un gas concreto en funci n de la temperatura de los electrodos y del filtro interno que incorporen Caracter sticas Respuesta temporal Dependencia con T y HR 3 T T T T T 100 p E gas exposure Rs kQ in Air inair e ill o 1 Ambient Temperature C Time En el instante inicial de conexi n de la alimentaci n R cae bruscamente Instrumentaci n Electr nica 26 Lecci n 6 Sensores resistivos En la figura de la izquierda se muestra la respuesta temporal t pica que presentan este tipo de sensores En el instante inicial de conexi n de la alimentaci n
3. Instrumentaci n Electr nica 29 Lecci n 6 Sensores resistivos Los sensores magnetorresistivos MR se fabrican depositando una pel cula delgada de una aleaci n Ni Fe Permalloy sobre una oblea de Si formando as una l mina resistiva Durante el proceso de deposici n el material es sometido a un campo magn tico externo para alinear en una cierta direcci n su vector de magnetizaci n M Si se aplica un campo magn tico H paralelo a la l mina de permalloy y perpendicular a la corriente el vector M gira acerc ndose a la direcci n de la corriente El ngulo relativo a entre M e i viene dado por la expresi n 2y 2 2 senfa H H La resistencia de la l mina cambia en funci n del ngulo a seg n R R AR cos a donde H es el llamado campo caracter stico del material debido a la magnetizaci n inicial R es la resistencia del material cuando M e i son perpendicuales valor m nimo El valor m ximo de la resistencia se tendr cuando la corriente sea paralela o antiparalela a la magnetizaci n mientras que el valor m nimo corresponder a una orientaci n perpendicula entre ambos Linealizaci n del efecto magnetorresistivo Geometr a Barber Pole R Ro A Rol Al H N Y 5 Sal AS Lam oO with Barber padles M H without Barber poles H 0 Ro H H R R ES a 0 0 Instrumentaci n Electr nica 30 Lecci n 6 Sensores resistivos La linea
4. Lecci n 6 Sensores resistivos 6 1 Sensores potenciom tricos 6 2 Galgas extensiom tricas 6 3 Fotorresistencias 6 4 Sensores de gases de xidos met licos 6 5 Magnetorresistencias Instrumentaci n Electr nica 1 Lecci n 6 Sensores resistivos 6 1 Sensores Potenciom tricos o Cursor Aplicaciones Problemas e Medida de desplazamientos e Mec nicos e Medida de presi n e Rozamiento Medida de nivel Autocalentamiento e Inercia Instrumentaci n Electr nica 2 Lecci n 6 Sensores resistivos e Un potenci metro es un dispositivo electromec nico que consta de una resistencia de valor fijo sobre la que se desplaza un contacto deslizante el cursor que la divide el ctricamente eLa aplicaci n m s com n de este dispositivo en instrumentaci n es como sensor de desplazamiento de tipo resistivo El movimiento del cursor origina un cambio en la resistencia medida entre el terminal central y uno cualquiera de los extremos Este cambio de resistencia puede utilizarse para medir desplazamientos lineales o angulares de una pieza acoplada al cursor Para la obtenci n de una se al el ctrica relacionada con el desplazamiento se alimenta en general con una tensi n continua adoptando la configuraci n de un simple divisor de tensi n e Los potenci metros pueden utilizarse para medir diversas magnitudes f sicas siempre que sea posible convertirlas en un desplazamiento A pe
5. licas para su fabricaci n se emplean diversos conductores met licos como las aleaciones constant n karma isoelestic y aleaciones de platino Pueden ser de Hilo met lico Son las m s sencillas Normalmente est n adheridas a una base de dimensiones estables Introducen errores en la medida ante estados tensionales no longitudinales Pel cula met lica Son las que se desarrollan por m todos de fotograbado Se fabrican de forma similar a la producci n de circuitos impresos en bases flexibles Metal depositado Son las aplicadas directamente sobre superficies mediante m todos de evaporizaci n o bombardeo qu mico Se usan en los diafragmas de los sensores de presi n e Galgas semiconductoras se fabrican de silicio u otro material semiconductor El margen de medida es aproximadamente igual a 3000 ue mientras que las de metal se extiende hastan hasta aproximadamente 40000 ue Su cambio resistivo es menos lineal que las de metal y tienen una gran dependencia de la temperatura Se usan en la fabricaci n de sensores integrados de presi n donde se implantan en microdiafragmas para medir presi n Modo de empleo Galga Pegamento o Hilos de soldadura Material Pasivo Instrumentaci n Electr nica 12 Lecci n 6 Sensores resistivos Para la correcta utilizaci n de las galgas se debe de tener en cuenta lo siguiente a Las galgas solo miden en una direcci n por lo qu
6. n A ficticia K R Rp Instrumentaci n Electr nica 16 Lecci n 6 Sensores resistivos La utilizaci n de los puentes de medida con galgas hay que tener en cuenta diversos aspectos a Equilibrado del puente En ausencia de esfuerzos la tensi n de salida del puente debe ser nula Se ajusta con el potenci metro Rpor Y Ryu b Calibraci n del puente Se coloca un resistencia Rs en paralelo con la galga activa La deformaci n que simula esa resistencia est dada por la expresi n de la figura La resistencia del interruptor ha de ser muy baja se recomienda el uso de rel s encapsulados al vac o c Cableado del puente En muchas ocasiones el puente no est en el mismo lugar que las galgas por lo que las resistencias del cableado pueden afectar a la medida Este efecto puede compensarse equilibrando el puente antes de utilizarlo para medir Otro efecto es la variaci n de las resistencia del cable con la temperatura En este caso se puede efectuar una medida a tres hilos Aplicaciones C lulas de carga e Puentes de galgas pegadas a la pieza e Detectan cambios entorno a 500 2000 ue e Pesaje de tanques silos y grades pesos industriales Instrumentaci n Electr nica 17 Lecci n 6 Sensores resistivos Las galgas pueden utilizarse para dos tipos de aplicaciones Medir estados de deformaci n Medir otras variables principalmente peso y presi n Para la medida de peso
7. independientemente de la concentraci n de gases la resistencia del sensor cae bruscamente puesto que no se adhiere el ox geno Esto podr a ser interpretado como una concentraci n muy elevada del gas a detectar y provocar una falsa alarma Ha de evitarse por tanto la medida durante dicho instante inicial Cuando el gas a detectar desaparece la resistencia del sensor recupera su valor original La velocidad de respuesta depende del modelo de sensor y del tipo de gas Otros inconvenientes de los sensores de gas es la fuerte dependencia con la temperatura y con la humedad del ambiente ver figura La temperatura ambiente afecta a la caracter stica de sensibilidad cambiando la velocidad de la reacci n qu mica por lo que se requiere emplear un circuito de compensaci n de temperatura As mismo la humedad causa una reducci n en Ry Circuito de medida V Vi T4 V tensi n de calentamiento t pico 5V CC o AC Instrumentaci n Electr nica Re R PRas 27 J n 1000 2000 3000 4000 5000 Concentraci n de gas ppm Lecci n 6 Sensores resistivos Los sensores de gases presentan cuatro terminales dos corresponden al propio sensor y otros dos a los electrodos de calentamiento de forma que la temperatura sea la adecuada para que tengan lugar las reacciones qu micas Los electrodos de calentamiento tardan alg n tiempo en alcanzar la temperatura nominal desde que se alimenta el dispo
8. se emplean las denominadas c lulas de carga load cells Se trata de piezas mec nicas de variada configuraci n dise adas de tal forma que en alguna parte de su estructura el peso aplicado se transforma en una deformaci n proporcional que se mide con dos o cuatro galgas Los fabricantes especifican la sensibilidad del puente que contienen como la tensi n de salida partido por la tensi n de alimentaci n Variando la alimentaci n dentro del margen permitido por el fabricante podemos acondicionar la salida del puente al margen din mico de entrada del amplificador al que conectemos la salida F Aplicaciones Sensor de presi n P lt P A Tracci n R AR mua 0 Y B Compresi n R AR Instrumentaci n Electr nica 18 Lecci n 6 Sensores resistivos La medida de presi n se realiza mediante un sistema de membrana que transforma la diferencia de presi n entre sus dos caras en una deformaci n que se mide mediante un puente de cuatro galgas en el que dos trabajan a tracci n y dos a compresi n tal como se muestra en la figura 6 3 Fotorresistencias LDR gt Resistencias semiconductoras cuyo valor depende de la luz Y o_o e Material CAS CdSe e Respuesta lenta segundos gt Detecci n de cambios de luz Instrumentaci n Electr nica 19 Lecci n 6 Sensores resistivos Las fotorresistencias LDR son sensores resistivos basados en semiconductores empelad
9. todas las resistencias son iguales cuando no hay deformaci n extensiom trica Entonces si AR 0 se obtendr un voltaje de salida dado por AR va V La tensi n de salida del puente s muyBeque a y deber ser amplificada por un amplificador de instrumentaci n Circuitos de medida Medio puente Puente completo Instrumentaci n Electr nica 14 Lecci n 6 Sensores resistivos Se puede duplicar la sensibilidad en el voltaje de salida disponiendo dos galgas activas una a tracci n y otra a compresi n como se muestra en la figura Adem s se compensa el efecto de la temperatura Compensaci n de temperatura mr AR AR AR AR ab 4R Dummy Gauge Active Gauge Rg inactive Rg AR Instrumentaci n Electr nica 15 Lecci n 6 Sensores resistivos Las galgas son bastante sensibles a la temperatura hasta 50 us C por lo que se suelen compensar mediante una galga pasiva conectada en la misma rama que la activa y f sicamente pr xima a ella de forma que se encuentre a su misma temperatura pero no sometida a esfuerzos por ejemplo R galga activa y R galga de compensaci n o bien R galga activa y R galga de compensaci n Utilizaci n de los circuitos de medida e Equilibrado Se equilibra el puente mediante Reor Y Ryuu hasta que V 0V e Calibraci n mediante shunt Se coloca un resistencia de precisi n Rp que simule una deformaci
10. S a Instrumentaci n Electr nica 6 Lecci n 6 Sensores resistivos e Adem s del error debido a la carga otra fuente de error en los sistemas de medida basados en potenci metros es el cableado En general un cable presenta una resistencia peque a pero la situaci n cambia cuando supera cierta longitud La figura muestra un sistema de medida a tres hilos en el que la se al de salida del potenci metro se env a a trav s de tres cables al punto donde se procesa la medida La alimentaci n tambi n se env a de forma remota e Despreciando el error debido a la carga es decir considerando que la impedancia de entrada del medidor es muy elevada comparada con la impedancia de salida del conjunto sensor potenciom trico cables Del an lisis de la expresi n de v se deduce que se tiene un error de offset o error de cero dado que para x 0 se tiene una tensi n distinta de cero Por otro lado la sensibilidad se aparta de la ideal Medida a cuatro hilos e Error de offset v 0 0 v v R Pe o i i R 2R 1 2h Sensibilidad S awi l Sensibilidad EA E dx 1 2h Instrumentaci n Electr nica 7 Lecci n 6 Sensores resistivos Para eliminar el error de offset puede utilizarse el circuito de medida a cuatro hilos de la figura Ejemplos de aplicaciones Instrumentaci n Electr nica Monitorizaci n de la suspensi n de un tren Test de impacto en un veh culo Ospaceagecontrol
11. e cuando se colocan se debe tener cuidado de alinearlas teniendo en cuenta las marcas de alineaci n que presentan b Solo proporciona la medida del estado tensional de la superficie que ocupa la galga no el de toda la superficie c Si se desconoce la direcci n de la tensi n a que estar sometida la galga se podr a utilizar dos galgas dispuestas en la misma zona ortogonalmente d La transmisi n del esfuerzo de la superficie en que se va a medir hasta el metal debe de realizarse sin p rdida de informaci n por lo que el sistema debe garantizar la no absorci n del esfuerzo Para ello se emplean pegamentos de gran resistencia mec nica que permiten un ptimo funcionamiento Tambi n se debe tener una cierta preocupaci n en la pasivaci n de la superficie expuesta mediante una capa de material que la proteja frente a inclemencias ambientales Circuitos de medida Ya de puente v ugi R E BR ls 2 R R AR A4R 2AR Como 4R gt gt 2AR gt R R R AR AR Ke Va Na Ya e Sensibilidad del puente Instrumentaci n Electr nica 13 Lecci n 6 Sensores resistivos Para la media de los cambios producidos por las galgas extensiom tricas se utiliza la configuraci n en puente de Wheatstone Este tipo de configuraci n es muy sensible a peque os cambios en las resistencias del puente La figura muestra el puente de medida m s sencillo El an lisis del circuito se lleva a cabo asumiendo que
12. justo a la mitad del recorrido En el resto de posiciones excepto en los extremos el efecto de la impedancia de salida va a influir sobre la tensi n le da es decir va a introducir un error respecto a la respuesta ideal El potenci metro en carga Instrumentaci n Electr nica o R yx Rx 1 x R El error de no linealidad es menor para R grandes Lecci n 6 Sensores resistivos Analizando el circuito del potenci metro con carga de la figura se obtiene la relaci n entre la tensi n de salida y el desplazamiento Esta relaci n se ha representado gr ficamente Vemos como al conectar una carga al potenci metro se introduce en el sistema un error de no linealidad La magnitud de esta no linealidad depende de k que es la relaci n entre la resistencia de carga y la nominal del potenci metro Si R es considerablemente mayor que R es decir para un K suficientemente grande la salida es pr cticamente lineal como se muestra en la figura para k 10 Si el valor de R es similar al valor de R k 1 la salida presenta un error de linealidad apreciable En resumen para conseguir una respuesta lineal se debe exigir al sistema que se acople una impedancia de entrada alta comparada con la resistencia nominal del potenci metro Medida a tres hilos Medidor h PE Rx R v 5 IR 2R Error de offset V 0 Vh TE h RJR 2 dvs 1 o irah l E V Sensibilidad
13. lazamientos en l nea recta El desplazamiento puede ir desde mil metros hasta varios metros Rotatorios pueden ser de una vuelta o multi vuelta 3 5 10 o 15 Cuerda yo yo o de cable permiten medir la posici n y la velocidad de un cable flexible arrollado en una bobina que est sometida a la tracci n de un muelle Pueden llegar a medir varias decenas de metros del cable Circuito equivalente Th venin R x R R R L VH Vi RIR VX R R R 30 Es Ry Rx o R Ri Ro Rx 1 x R R 1 x E 3 05 1 Instrumentaci n Electr nica 4 Lecci n 6 Sensores resistivos Consideremos el circuito de la figura formado por un potenci metro lineal de resistencia nominal R y de longitud de desplazamiento m ximo L Sea el desplazamiento actual medido desde un punto tomado como referencia y sea X I L la fracci n del desplazamiento recorrido Como el potenci metro es lineal a una fracci n de recorrido x le corresponde una fracci n equivalente de la resistencia nominal R Se obtienen as las relaciones R Rx y R R 1 x El comportamiento del potenci metro como elemento de un circuito depende de su de su impedancia de salida R La figura de la derecha muestra el circuito equivalente Thevenin visto entre el cursor y el extremo de referencia La impedancia de salida cambia en funci n de la fracci n de desplazamiento x llegando a ser hasta un 25 del valor nominal del potenci metro
14. lizaci n de la ecuaci n 2 se realiza a adiendo tiras de Al barber pole sobre la superficie de permalloy y a 45 respecto al eje longitudinal Como el Al tiene una conductividad mucho mayor que el permalloy el efecto es una rotaci n de 45 de la corriente cambiando el ngulo entre M e i de a a a 45 La relaci n entre la resistencia y el campo es ahora H H RaR AARLE 1 2 Ho Hg La ecuaci n es lineal para H H 0 para H lt 0 5H el error es lt 5 La figura muestra esta dependencia La magnetizaci n inicial en ausencia de campo magn tico puede alterarse o perderse por la acci n de campos externos de desmagnetizaci n no deseados Para que no ocurra esto de forma peri dica se somete el sensor a pulsos externos de reorientaci n del vector M Acondicionamiento Wheatstone Bridge Vo E A Hy e output i Vref Vec 2 Trim Resistor Trim Resistor V O zetez com Instrumentaci n Electr nica 3l Lecci n 6 Sensores resistivos Las l minas de material semiconductor magnetorresitivo se utilizan formando estructuras de puente o semipuente de Wheatstone Con ello se tiene una primera compensaci n t rmica del subsistema sensor resultante La figura de la izquierda muestra un puente de Wheatstone en el que cada mitad del puente est formado por dos magnetorresistencias sensoras con sensibilidad opuesta a la acci n del campo magn tico Cada mitad del p
15. luz fotometr a y en la detecci n de cambios de luz Las fotorresistencias son sensores bastante sensibles sobre todo con bajos niveles de iluminaci n aunque en esta zona su dependencia con al temperatura se hace muy acusada Otro inconveniente es su lentitud de respuesta ya que presentan constantes de tiempo del orden de segundos lo que limita su uso a aplicaciones de baja frecuencia 6 4 Sensores de gases de xidos met licos e Compuestos de xidos met licos semiconductores SnO e Detectan O Gases de combustibles propano metano hidr geno Gases t xicos CO amon aco Disolventes org nicos alcohol tolueno Contaminantes CO O figarosensor com Instrumentaci n Electr nica 23 Lecci n 6 Sensores resistivos Los sensores de gases est n compuestos de xidos met licos generalmente de esta o SnO Se utilizan para la detecci n de un buen n mero de gases de inter s industrial como Ox geno Gases combustibles propano metano hidr geno etc Gases t xicos mon xido de carbono amon aco Disolventes org nicos alcohol tolueno etc Contaminantes CO Clorofluorocarbonos CFC Principio de funcionamiento Ausencia de gas Presencia de gas o O Reducing gas ES kA f eg KK in the presence of reducing gas in airy o A 7 e Dau a a ii a L C Grain boundary Grain boundary S E B e Electron e Electro
16. n 1 20 SnO Oad SnO El O del aire se carga negativamente CO O ad SnO C0 SnO con los e del S O Instrumentaci n Electr nica 24 Lecci n 6 Sensores resistivos El xido de esta o puro es un semiconductor tipo n debido a la existencia de vacantes de ox geno que act an como donadores de electrones Cuando un cristal de SnO se calienta a una temperatura suficientemente elevada la superficie del cristal adsorbe ox geno del aire Los electrones donadores de la superficie del cristal son transferidos al ox geno adsorbido form ndose una barrera de potencial que impide el flujo de electrones Dentro del sensor la corriente el ctrica fluye a trav s de la uni n de los cristales de SnO fronteras de grano En las fronteras de grano el ox geno adsorbido forma una barrera de potencial que impide que los electrones se muevan libremente La resistencia el ctrica del sensor es debida a esta barrera de potencial En presencia de un gas reductor la densidad superficial del ox geno cargado negativamente disminuye por lo que la altura de la barrera de potencial en las fronteras de grano se reduce y por tanto se reduce tambi n la resistencia el ctrica Caracter sticas del sensor Rs resistencia del sensor Rs K ed K a constantes C concentraci n de gas Mon xido de carbono e Responde a otros gases adem s de al deseado
17. os para la medida y detecci n de radiaci n electromagn tica Una LDR t pica consiste en una fina capa semiconductora dispuesta sobre un sustrato cer mico o pl stico La pel cula semiconductora describe una pista en zig zag con contactos en los extremos La forma de la pel cula sensitiva tienen por objeto maximizar la superficie de exposici n y al mismo tiempo mantener un espacio reducido entre los electrodos para aumentar la sensibilidad Entre los materiales semiconductores m s usados para realizar las LDRs se encuentran el sulfuro de cadmio CdS y el seleniuro de Cadmio CdSe Estos materiales son muy utilizados sobre todo en los sensores fotoconductivos de bajo coste sin embargo su respuesta es relativamente lenta desde 10 ms a varios segundos La tensi n m xima que pueden soportar puede llegar hasta 600 V y hay modelos capaces de disipar m s de 1W Modelo L iluminaci n lux R R a constante que depende del material 0 7 1 5 R resistencia al nivel de luz L 2 K 200 K 10lux RIQ L lux Instrumentaci n Electr nica 20 Lecci n 6 Sensores resistivos Circuito de medida e Detector de luz V La Xx R R R Sy 5 V VRR R a 1 R resistencia de la LDR en el punto central del art intervalo de medida V lt 2 5 AT R coeficiente de disipaci n mW K AT incremento de temperatura m ximo Instrumentaci n Electr nica 21 Lecci n 6 Senso
18. res resistivos El acondicionamiento suele realizarse mediante un divisor de tensi n siendo aplicables las consideraciones realizadas para las NTCs As en aplicaciones de medida donde se busca una respuesta lineal la obtenci n del valor de R puede hacerse calculando el valor que lleve a la m xima linealidad en el punto central del intervalo de medida El circuito de la figura se comporta como un detector de luz As cuando el nivel de luz aumenta R disminuye y V aumenta Para detectar cuando el nivel de luz disminuye por debajo de un determinado nivel de luz se intercambia las posiciones de la LDR y de R Haciendo que el punto de inflexi n coincida con el centro de nuestro intervalo de medida se obtiene el valor de R donde R es la resistencia de la LDR en el punto central del intervalo de medida El valor de V debe limitarse para que no exista autocalentamiento resultando V 2 SATR 2 Al igual que hac amos en las NTCs se puede linealizar la respuesta de las LDR conectando una resistencia en paralelo a costa de disminuir la sensibilidad Aplicaciones t picas e Fotometr a e Detecci n de cambios de luz e Aplicaciones de baja frecuencia o 12V o 12V Fins148 12V RELAY 12V RELAY min 1100 min 1100 NORP12 o 0v o 0V Instrumentaci n Electr nica 22 Lecci n 6 Sensores resistivos Las aplicaciones t picas de las LDRs se centran en la medida de
19. sar de que estos sistemas fueron los primeros que se emplearon en la instrumentaci n industrial hoy en d a la aplicaci n del potenci metro como sensor de desplazamiento ha ca do en desuso por diversos problemas Mec nicos anclajes rodamientos gu as Rozamiento acorta la vida Suele indicarse la vida mec nica en ciclos Autocalentamiento provoca errores ya que la resistencia var a con la temperatura Vibraciones puede provocar la p rdida de contacto del cursor sobre la resistencia Estos problemas han hecho que estos dispositivos hayan sido sustituidos por dispositivos m s fiables basados en procedimientos de detecci n pticos como los codificadores de impulsos Tipos de potenci metros Lineales Rotatorios Elemento Elemento resistivo Cursor Eje resistivo Muelle Cable Potenci metro Instrumentaci n Electr nica 3 Lecci n 6 Sensores resistivos Los potenci metros se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios e Seg n elemento resistivo utilizado Hilo bobinado el elemento resistivo es un hilo arrollado sobre un soporte Excelente estabilidad t rmica y capacidad para manejar niveles de potencia considerables No bobinados el elemento resistivo puede ser cermet aleaci n de cer mica y metal carb n pl stico conductivo pel cula met lica e Por el tipo de desplazamiento que realice el cursor Movimiento lineal el cursor describe desp
20. sensor MR generando una se al cuadrada de frecuencia igual a la velocidad angular de la rueda El campo magn tico que genera una corriente puede ser detectado por los sensores MR El sensor es un puente de Wheatstone formado por dos resistencias activas al campo magn tico creado por la corriente y dos pasivas Para ello la corriente inc gnita en CC o CA se hace pasar a trav s de un conductor que se encuentra integrado en el mismo encapsulado que el sensor Asimismo en la industria del autom vil los sensores MR han encontrado un gran campo de aplicaci n medida de consumo de corriente en el circuito de alumbrado detecci n de fallos en l mparas dise o de tac metros sistemas de frenado ABS etc Referencias 1 Instrumentaci n Electr nica Thomson 2003 2 Sensores potenciom tricos www spaceagecontrol com 3 Galgas extensiom tricas www efunda com 4 Sensores de gases www figarosensor com 5 Sensores magnetorresistivos www zetex com www honeywell com Instrumentaci n Electr nica 34 Lecci n 6 Sensores resistivos
21. sitivo 30 60s La tensi n de calentamiento suele ser pulsos de una determinada duraci n Aplicaciones gt Principalmente alarmas Ve 4 0 pd pai s00ppml E 20 CI65 RH VRL v 3400ppm 0 1000 2000 3000 4000 5000 Ri R1 R VR Connection to circuit in Fig 18 Gas concentration ppm e La NTC compensa el efecto de la temperatura Instrumentaci n Electr nica 28 Lecci n 6 Sensores resistivos Las aplicaciones de los sensores de gases son principalmente para detectar un nivel determinado de concentraci n de gas Supongamos que se desea activar una alarma cuando la concentraci n de gas sea de 1500 ppm a 20 C y 65 HR Como se observa en la figura si la temperatura var a entre 10 C y 40 C el punto de alarma se desplazar entre 600 ppm y 3400 ppm Para compensar el efecto de la temperatura se utiliza una NTC linealizada mediante la resistencia R en paralelo El comportamiento del sensor de gas y el de la NTC es id ntico y el punto de alarma no cambia Para evitar que se produzca una alarma en el instante inicial de conexi n de la alimentaci n se monta el circuito de la figura 6 5 Magnetorresistencias e Efecto magnetorresistivo variaci n de la resistencia el ctrica del material en presencia de un campo magn tico Sin campo aplicado Con campo H aplicado H Permall ermalloy 2 y NiFe sen a gz 1 R R AR cos a 2
22. uente se ajusta empleando una resistencia adicional para tener una tensi n V 2 de forma que V O cuando no hay campo externo aplicado Aplicaciones A X d F ansor IA S L PES 2 e magnet Sensor de posici n Medida del campo magn tico terrestre magnet ds AR Medida de posici n angular O Zetex Instrumentaci n Electr nica 32 Lecci n 6 Sensores resistivos El campo magn tico terrestre puede considerarse uniforme en una regi n de varios kil metros cuadrados Un objeto ferromagn tico como puede ser un veh culo altera el campo terrestre localmente por lo que se puede detectar esta perturbaci n mediante un sensor MR Mediante un procesamiento posterior de la se al anal gica obtenida es posible clasificar los veh culos por su tama o Otras aplicaciones de inter s son el dise o de medidores electr nicos del campo magn tico terrestre comp s electr nico aceler metros sensores de vibraci n medidores de posici n lineal y angular o sensores de corriente En la figura se recogen ejemplos pr cticos de aplicaci n Aplicaciones magnetic field X Medida de corriente K lt sensor gt NU Instrumentaci n Electr nica 33 Lecci n 6 Sensores resistivos La disposici n de los imanes en una rueda que gira permite la presencia o ausencia de campo magn tico en las proximidades de la rueda Este campo magn tico es detectado por un
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