Transductor resistivo
Definición e Función dos Transductores Resistivos
Definición: Un transductor resistivo é un tipo de transductor no que a resistencia cambia en resposta ás influencias ambientais. A alteración na resistencia pode ser medida utilizando dispositivos de medida de corrente alternada (CA) ou corrente continua (CC). Este transductor versátil emprega-se para medir varias cantidades físicas, incluíndo temperatura, desprazamento e vibración.
Medir cantidades físicas con precisión pode ser unha tarefa complexa. Os transductores resistivos simplifican este proceso convirtendo as cantidades físicas en resistencias variables, que poden ser facilmente medidas por contadores eléctricos. O principio da variación de resistencia atopou amplias aplicacións en numerosos entornos industriais, permitindo un monitorización e control precisos de diversos parámetros.
Os transductores resistivos poden funcionar como transductores primarios ou secundarios. Como transductor primario, converte cantidades físicas en sinais mecánicos. No seu papel de transductor secundario, transforma directamente estes sinais mecánicos ou outros sinais de entrada en sinais eléctricos, facilitando o procesamento e análise posteriores.
Exemplo: Transductor Resistivo Deslizante
Considérese o circuito dun transductor resistivo deslizante, como se mostra na figura a continuación. Neste montaxe, os contactos deslizantes están posicionados nun elemento resistivo. O cursor está deseñado para moverse horizontalmente. Ao moverse o cursor, modifica o valor de resistencia do elemento resistivo do transductor. Esta cambio na resistencia detectase e mide a partir dunha fonte de voltaxe etiquetada como E. Este mecanismo simple pero eficaz demostra como os transductores resistivos poden traducir o movemento mecánico (unha forma de desprazamento) nun sinal eléctrico que pode ser cuantificado e utilizado para varios propósitos, como a detección de posición en maquinaria automatizada ou sistemas de control.
Transductores Resistivos: Conversión de Sinais, Ventajas e Principio de Funcionamento
Conversión de Sinais
Nun transductor resistivo, o desprazamento do cursor transfórmase eficazmente nun sinal eléctrico. Este proceso de conversión permite a cuantificación e análise de movementos físicos, facendo que os transductores resistivos sexan moi útiles en un amplio rango de aplicacións de medida.
Ventajas dos Transductores Resistivos
Os transductores resistivos ofrecen varias ventajas notables que contribúen ao seu uso xeneralizado en diversas industrias:
Principio de Funcionamento dos Transductores Resistivos
O principio operativo dos elementos de transductores resistivos basease na relación fundamental entre a resistencia eléctrica, a lonxitude do conductor e a área da sección transversal. Específicamente, a resistencia do elemento do transductor é directamente proporcional á lonxitude do conductor e inversamente proporcional á súa área de sección transversal. Cando cambios físicos, como o desprazamento ou variacións de temperatura, actúan sobre o transductor, causan alteracións correspondentes na lonxitude ou na área de sección transversal do elemento resistivo. Estes cambios, a súa vez, resultan en modificacións do valor de resistencia, que poden ser medidas e correlacionadas coa cantidade física orixinal que se está monitorizando.
onde R – resistencia en ohms.
A – área da sección transversal do conductor en metros cadrados.
L – Lonxitude do conductor en metros cadrados.
ρ – a resistividade do conductor en materiais en ohmios metro.
O transductor resistivo diseña considerando a variación da lonxitude, área e resistividade do metal.
Aplicacións dos Transductores Resistivos
Os transductores resistivos xogan un papel clave en diversos campos debido á súa capacidade de converter cantidades físicas en sinais eléctricos aproveitando os cambios na resistencia. Aquí están algúns das súas aplicacións clave:
Potenciómetros
Tanto os potenciómetros translacionais como rotativos son exemplos principais de transductores resistivos. Nestes dispositivos, a medida que a posición do cursor (o contacto deslizante) cambia, a lonxitude efectiva do elemento resistivo percorrido polo corrente eléctrico varía en consecuencia. Dado que a resistencia é directamente proporcional á lonxitude do conductor (segundo a fórmula R =ρL/A), esta variación na lonxitude resulta nun cambio correspondente na resistencia. Esta característica fai que os potenciómetros sexan moi eficaces para medir desprazamentos, xa sexa movimento linear no caso dos potenciómetros translacionais ou rotación angular nos potenciómetros rotativos. Usanse comúnmente en aplicacións como mandos de joysticks para consolas de videoxogos, sensores de posición en brazos robóticos e manetas de control de volume en equipos de audio.
Gauges de Deformación
Os gauges de deformación utilizan o efecto piezorresistivo, onde a resistencia do material semiconductor ou metálico dentro do gauge cambia cando se aplica tensión mecánica. Cando unha forza externa causa deformación ou tensión no material do gauge de deformación, altera a estrutura física a nivel atómico, o que, a súa vez, modifica a resistencia eléctrica. Medindo precisamente este cambio na resistencia, os enxeñeiros poden determinar con exactitude parámetros como presión, forza e desprazamento. Os gauges de deformación empreganse extensivamente en industrias como a aeroespacial para a monitorización da saúde estructural de aeronaves, na enxeñaría automobilística para medir forzas en compónentes de motores e na enxeñaría civil para avaliar a tensión en puentes e edificios.
Termómetros de Resistencia
Tamén coñecidos como Detectores de Temperatura de Resistencia (RTDs), os termómetros de resistencia funcionan segundo o principio de que a resistencia eléctrica dos metais cambia previsiblemente con variacións de temperatura. Diferentes metais exhiben características específicas de temperatura-resistencia, e calibrando a relación resistencia-temperatura, estes dispositivos poden proporcionar medidas de temperatura altamente precisas. Os RTDs son favoritos en aplicacións onde o control preciso da temperatura é crucial, como en procesos de fabricación industrial, laboratorios de investigación científica e entornos controlados climáticamente. Ofrecen excelente estabilidade, repetibilidade e un amplo rango de medida, facendo-os unha opción confiable para tarefas de detección de temperatura.
Termistores
Os termistores baseanse no principio de que o coeficiente de temperatura do seu material varía significativamente con a temperatura. A diferenza de moitos metais, os termistores típicamente teñen un coeficiente de temperatura negativo (NTC). Isto significa que a medida que a temperatura aumenta, a resistencia do termistor diminúe de maneira inversamente proporcional. Os termistores son extremadamente sensibles aos cambios de temperatura, permitindo medidas de temperatura rápidas e precisas. Usanse comúnmente en aplicacións onde se require un tamaño compacto, alta sensibilidade e tempos de resposta rápidos, como en controladores termostáticos para electrodomésticos, sensores de temperatura en sistemas de refrigeración de ordenadores e dispositivos médicos para monitorizar a temperatura corporal.
En esencia, as diversas formas nas que a resistencia dos metais e outros materiais pode cambiar en resposta a fenómenos físicos forman a base das aplicacións de transductores resistivos. Esta propiedade única permite a medida e monitorización precisa dun amplio rango de cantidades físicas, facendo que os transductores resistivos sexan componentes indispensables en sistemas modernos de medida e control.
