1.3. Termorresistencias (Variable térmicas)

Es un dispositivo que varía su resistencia con la temperatura. Suele denominarse RTD (Resistive temperature detector) por sus siglas en ingles.
El símbolo que la caracteriza es.

El símbolo sin flecha indica que la variación es intrínseca por la característica resistiva, no por manipulación manual.
La ecuación característica de las termorresistencia es la siguiente.

Este dispositivo tiene como limitaciones.
o No puede medir temperaturas próximas a la de la fusión del conductor con que se fabrica.
o El autocalentamiento ocasionará derivas en la medición.
o S se deforma, puede cambiar su patrón de medición.

Tiene como ventaja el ser diez veces más sensible que los termopares, tal como se verá mas adelante.
Normalmente no es necesario considerar todos los coeficientes de la ecuación (19), sino que considerando solo el primer término se tiene una excelente aproximación, es decir,

Donde alfa es la sensibilidad del material, y R0 es la resistencia a la temperatura de referencia (normalmente 0 grados).
En la tabla siguiente muestran las Termorresistencias típicas:

La termorresistencia mas común por su linealidad es la de platino, que se suele denominar.

Pt100 (termorresistencia de platino con R0 =100 W a 0° C)
Pt1000 (termorresistencia de platino con R0 =1000 W a 0° C)

1.4. Termistores (Variables térmicas)

Los termistores también son resistencia que varían su magnitud con la temperatura. Se diferencian de las termorresistencia por que están basadas en semiconductores. Por tanto su característica no es lineal, aunque dentro de un margen adecuado pueda ser considerada de es amanera.
Su símbolo será:

La raya quebrada indica que no es lineal. El elemento positivo o negativo indica que tiene una característica positiva o negativa respectivamente. Es decir, si es de coeficiente positivo, PTC, la resistencia se incrementa con la temperatura. Si es de coeficiente negativo, NTC, disminuye con la temperatura.

En el caso de una NTC la ecuación característica será

donde.
B = temperatura característica del material (2000 K a 5000 K)
R0 = Resistencia a la temperatura de referencia T0, normalmente la temperatura ambiente (25 °C o 298 K)

Tiene como ventajas el ser más sensible que las Termorresistencias, mas rápidas y permite hilos de conexión mayores.

Tiene como desventaja el ser no lineal, y al variar su temperatura por el autocalentamiento del material.

1.5. Magnetorresistencias (Variable magnéticas)

Las magnetorresistencias se basan en la variación de resistencia en un conductor por variaciones en el campo magnético. Este efecto se denomina efecto magnetorresistivo y fue descubierto por Lord Kelvin en 1856.

Este tipo de sensores tiene la ventaja con respecto a los sensores inductivos, por ser de orden cero, y con respecto a los sensores de efecto Hall por ser más sensible y proveer un mayor margen de medición de medición.
Está formada por una aleación de Hierro y Níquel (permalloy)

Tiene las siguientes aplicaciones:
o Medición de campos magnéticos en las lectoras de tarjetas.
o Otras magnitudes que provean un cambio en el campo magnético, como el desplazamiento de una pieza, detectores de proximidad, nivel de flotador, etc. En estos casos se utiliza un imán que cambia su posición con el proceso. El campo generado por el imán es medido por la magnetorresistencia.

1.6. Fotorresistencias (Variables ópticas)

Las fotorresistencia o LDR, es un dispositivo que cambia su resistencia por el nivel de incidencia de luz. Esta formada por materiales semiconductores.
Su símbolo:

1.7. Higrómetros resistivos (Variables químicas)

El higrómetro se utiliza para medir humedad. Se basan en la variación de resistencia que experimentan los materiales por la humedad, como el vapor de agua en un gas o el agua absorbida en un líquido o sólido.
Un material típico es el aislante eléctrico, el cual disminuye su resistencia al aumentar su contenido de humedad.

1.8. Acondicionamiento: Puente de Wheastone, Amplificador de Instrumentación.

Los sensores resistivos deben ser conectados a circuitos de interfaz adecuado para poder aprovechar o medir el parámetro variado.
Tradicionalmente no se suele medir la resistencia que varía, sino la variación de otro parámetro que depende de esta, como la tensión, la corriente o la frecuencia.
En este capítulo nos centraremos en los circuitos de interfaz tradicionales, dejando la salida casi-digital o digital a capítulos posteriores.
Los métodos de acondicionamiento se clasificarán en tres grupos:
a. Divisor de tensión.
b. Puente de Weatstone
c. Amplificadores para puente de sensores.

Si en forma general se representa la variación de resistencia en un sensor resistivo como:

El margen de variación de estos medidores puede representar se como:

Todos estos sensores necesitan una alimentación eléctrica y presentan el problema que el autocalentamiento influye en la medida.

Divisor de Tensión:

Un divisor de tensión es una interfaz formada por una combinación serie de un resistor y un sensor, alimentados por una fuente de fija de tensión o corriente. Puede darse el caso que el sensor forme conforme la asociación serie de estos dos dispositivos.

Puente de Wheatstone:

El puente de Wheatstone es un dispositivo orientado a corregir parte del problema que presenta la configuración anterior: Linealidad y sensibilidad.

El circuito es el mostrado a continuación:

Donde,

Si en el equilibrio se considera

Se ha obtenido una relación no lineal, lo cual será proporcional solo cuando x << k+1.

2. Sensores de reactancia variable

Los sensores de reactancia variable tienen las siguientes ventajas con respecto a los resistivos:

a. Efecto de carga mínimo o nulo.
b. Ideales para la medida de desplazamientos lineales y angulares y para la medida de humedad.
c. La no-linealidad intrínseca puede superarse usando sensores diferenciales.

Como limitación tiene que la máxima frecuencia de variación admisible en la variable medida debe ser menor a la frecuencia de la tensión de alimentación empleada.

En este apartado veremos los sensores capacitivos e inductivos.