Transductor resistivo
Definición y Función de los Transductores Resistivos
Definición: Un transductor resistivo es un tipo de transductor en el que la resistencia cambia en respuesta a influencias ambientales. La alteración en la resistencia puede medirse utilizando dispositivos de medición de corriente alterna (CA) o corriente directa (CD). Este versátil transductor se emplea para medir diversas cantidades físicas, incluyendo temperatura, desplazamiento y vibración.
Medir cantidades físicas con precisión puede ser una tarea compleja. Los transductores resistivos simplifican este proceso convirtiendo las cantidades físicas en resistencias variables, que pueden medirse fácilmente con medidores eléctricos. El principio de variación de resistencia ha encontrado aplicaciones extensas en numerosos entornos industriales, permitiendo un monitoreo y control precisos de diversos parámetros.
Los transductores resistivos pueden funcionar como transductores primarios o secundarios. Como transductor primario, convierte cantidades físicas en señales mecánicas. En su papel como transductor secundario, transforma directamente estas señales mecánicas u otras señales de entrada en señales eléctricas, facilitando un procesamiento y análisis adicionales.
Ejemplo: Transductor Resistivo Deslizante
Considere el circuito de un transductor resistivo deslizante, como se muestra en la figura a continuación. En esta configuración, los contactos deslizantes están posicionados en un elemento resistivo. El cursor está diseñado para moverse horizontalmente. A medida que el cursor se mueve, modifica el valor de resistencia del elemento resistivo del transductor. Este cambio en la resistencia luego se detecta y mide mediante una fuente de voltaje etiquetada como E. Este mecanismo simple pero efectivo demuestra cómo los transductores resistivos pueden traducir el movimiento mecánico (una forma de desplazamiento) en una señal eléctrica que se puede cuantificar y utilizar para diversos propósitos, como el sensor de posición en maquinaria automatizada o sistemas de control.
Transductores Resistivos: Conversión de Señales, Ventajas y Principio de Funcionamiento
Conversión de Señales
En un transductor resistivo, el desplazamiento del cursor se transforma eficazmente en una señal eléctrica. Este proceso de conversión permite la cuantificación y análisis de movimientos físicos, lo que hace que los transductores resistivos sean muy útiles en una amplia gama de aplicaciones de medición.
Ventajas de los Transductores Resistivos
Los transductores resistivos ofrecen varias ventajas notables que contribuyen a su uso generalizado en diversas industrias:
Principio de Funcionamiento de los Transductores Resistivos
El principio operativo de los elementos de transductores resistivos se basa en la relación fundamental entre la resistencia eléctrica, la longitud del conductor y el área de sección transversal del conductor. Específicamente, la resistencia del elemento del transductor es directamente proporcional a la longitud del conductor e inversamente proporcional a su área de sección transversal. A medida que los cambios físicos, como el desplazamiento o las variaciones de temperatura, actúan sobre el transductor, causan modificaciones correspondientes en la longitud o el área de sección transversal del elemento resistivo. Estos cambios, a su vez, resultan en modificaciones en el valor de resistencia, que se pueden medir y correlacionar con la cantidad física original que se está monitoreando.
Donde R – resistencia en ohmios.
A – área de sección transversal del conductor en metros cuadrados.
L – Longitud del conductor en metros cuadrados.
ρ – la resistividad del conductor en materiales en ohmios metro.
El transductor resistivo está diseñado considerando la variación de la longitud, el área y la resistividad del metal.
Aplicaciones de los Transductores Resistivos
Los transductores resistivos desempeñan un papel crucial en diversos campos debido a su capacidad para convertir cantidades físicas en señales eléctricas aprovechando los cambios en la resistencia. Aquí hay algunas de sus principales aplicaciones:
Potenciómetros
Tanto los potenciómetros translacionales como rotatorios son ejemplos primordiales de transductores resistivos. En estos dispositivos, a medida que cambia la posición del wiper (el contacto deslizante), la longitud efectiva del elemento resistivo recorrido por la corriente eléctrica varía en consecuencia. Dado que la resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor (según la fórmula R =ρL/A), esta variación en la longitud resulta en un cambio correspondiente en la resistencia. Esta característica hace que los potenciómetros sean altamente efectivos para medir desplazamientos, ya sea movimiento lineal en el caso de los potenciómetros translacionales o rotación angular en los potenciómetros rotatorios. Se utilizan comúnmente en aplicaciones como joysticks para consolas de videojuegos, sensores de posición en brazos robóticos y perillas de control de volumen en equipos de audio.
Gauges de Carga
Los gauges de carga utilizan el efecto piezorresistivo, donde la resistencia del material semiconductor o metálico dentro del gauge cambia cuando se aplica una tensión mecánica. Cuando una fuerza externa causa deformación o tensión en el material del gauge, altera la estructura física a nivel atómico, lo que a su vez modifica la resistencia eléctrica. Al medir con precisión este cambio en la resistencia, los ingenieros pueden determinar con exactitud parámetros como presión, fuerza y desplazamiento. Los gauges de carga se utilizan extensivamente en industrias como la aeroespacial para el monitoreo de la salud estructural de aeronaves, en ingeniería automotriz para medir fuerzas en componentes del motor, y en ingeniería civil para evaluar la tensión en puentes y edificios.
Termómetros de Resistencia
También conocidos como Detectores de Temperatura por Resistencia (RTDs), los termómetros de resistencia funcionan según el principio de que la resistencia eléctrica de los metales cambia previsiblemente con las variaciones de temperatura. Diferentes metales exhiben características específicas de temperatura-resistencia, y al calibrar la relación resistencia-temperatura, estos dispositivos pueden proporcionar mediciones de temperatura altamente precisas. Los RTDs son favoritos en aplicaciones donde el control preciso de la temperatura es crucial, como en procesos de fabricación industrial, laboratorios de investigación científica y entornos climatizados. Ofrecen excelente estabilidad, repetibilidad y un amplio rango de medición, lo que los convierte en una opción confiable para tareas de sensado de temperatura.
Termistores
Los termistores se basan en el principio de que el coeficiente de temperatura de su material varía significativamente con la temperatura. A diferencia de muchos metales, los termistores generalmente tienen un coeficiente de temperatura negativo (NTC). Esto significa que a medida que la temperatura aumenta, la resistencia del termistor disminuye de manera inversamente proporcional. Los termistores son extremadamente sensibles a los cambios de temperatura, permitiendo mediciones rápidas y precisas. Se utilizan comúnmente en aplicaciones donde se requiere un tamaño compacto, alta sensibilidad y tiempos de respuesta rápidos, como en controles termostáticos para electrodomésticos, sensores de temperatura en sistemas de enfriamiento de computadoras y dispositivos médicos para monitorear la temperatura corporal.
En esencia, las diversas formas en que la resistencia de los metales y otros materiales puede cambiar en respuesta a fenómenos físicos forman la base de las aplicaciones de los transductores resistivos. Esta propiedad única permite la medición y monitoreo precisos de un amplio rango de cantidades físicas, convirtiendo a los transductores resistivos en componentes indispensables en los sistemas modernos de medición y control.
