Sensores generadores

1. SENSORES
GENERADORES 6.1 y 6.2
Pinto Valdivia Robin Marcos
Portugal Maslesa Gerardo Antonio

2. ¿Que son los sensores generadores?
Definición :Sensores generadores son aquellos que generan
una señal eléctrica a partir de la magnitud que miden, sin
necesidad de una alimentación eléctrica.
Tipos:
● Sensores termoeléctricos: termopares
● Sensores piezoeléctricos
● Sensores piroeléctricos
● Sensores fotovoltaicos
● Sensores electroquímicos

3. Sensores termoeléctricos:
Termopares

4. Sensores termoeléctricos: Termopares(Están
basados en el efecto Seebeck)
En un circuito con dos metales distintos homogéneos, A y B, cuyas uniones están a
diferentes temperaturas, aparece una corriente eléctrica (o se produce una fem)

5. Al conjunto de estos dos metales distintos con una unión firme en un punto o una zona
se le denomina termopar
α= coeficiente de Seebeck
α es no cte. y no lineal, se utilizan tablas
Una de las dos temperaturas se debe tomar como
referencia:

6. Ventajas del uso de termopares:
 Rango de temperaturas grande: -270ºC Û 3000 ºc
 Para bajas temperaturas tienen mayor exactitud que las Pt100
 No necesitan alimentación
 Estabilidad a largo plazo aceptable y fiabilidad elevada
Limitaciones en el uso de termopares:
 La temperatura máxima que alcance el termopar debe ser inferior
a su temperatura de fusión
 El medio donde se va a medir no ataca a los metales de la unión
 La corriente por el termopar debe ser muy pequeña para
despreciar el efecto Joule
 Hay que mantener la temperatura de referencia fija

7. Tipos de termopares
En las uniones de termopar interesa tener: resistividad elevada para tener
una resistencia alta sin requerir mucha masa, lo cual implicaría alta
capacidad calorífica y respuesta lenta; coeficiente de temperatura débil
en la resistividad; resistencia a la oxidación a temperaturas altas, pues
debe tolerar la atmósfera donde van a estar, y linealidad lo mayor
posible.
Termopar industrial con vaina

8. Designación
n
ANSI
Composición
Margen
habitual
mV/margen
B Pt (6%) /Rodio-Pt (30%) /Rodio 38 a 1800 13,6
C W (5%) /Renio-W (26%) /Renio 0 a 2300 37,0
E Cromel-Constantan 0 a 982 75,0
J Hierro-Constantan 0 a 760 42,9
K Cromel-Alumel -184 a 1260 56,0
N Nicrosil(Ni-Cr-Si) - Nisil(Ni-Si-Mg) -270 a 1300 51,8
S Pt(10%)/Rodio-Pt 0 a 1538 16,0
T Cobre-Constantan -184 a 400 26,0
Cuadro Termopares comunes

9. Tabla de tensiones vs.
Temperatura
Para un termopar
tipo J entre 0ºC y
110ºC. La unión de
referencia se supone
a 0ºC. Las tensiones
en mV.

10. DISTINTOS TIPOS DE UNIONES
a) unión soldada en extremos
b) unión soldada en paralelo
c) hilo trenzado
d) termopar expuesto: respuesta rápida
e) termopar encapsulado: aislamiento eléctrico y
ambiental
f) termopar unido a la cubierta: aislamiento ambiental
Las uniones desnudas se emplean para
medidas estáticas, pero son frágiles, o
de flujos de gases no corrosivos donde
se requiere un tiempo de respuesta
rápido. Las uniones aisladas se
emplean para medir en ambientes
corrosivos donde además interese
aislamiento eléctrico del termopar.
Éste queda entonces encerrado por la
vaina y aislado de ésta por un buen
conductor térmico

11. Ley de los circuitos homogéneos
En un circuito de un único metal homogéneo, no se puede mantener una corriente termoeléctrica
mediante la aplicación exclusiva de calor aunque se varíe la sección transversal del conductor.
las temperaturas intermedias a que pueda estar sometido cada conductor no alteran la f.t.em. debidaa
una determinada diferencia de temperatura entre las uniones
Normas de aplicación practica para los termo pares
Ley de los circuitos homogéneos para termopares.

12. Si dos metales homogéneos distintos producen una f.t.e.m. E1 cuando las uniones están a T1 y T2 y
unaf.t.e.m. E2 cuando las uniones están a T2 y T3 la f.t.e.m. cuando las uniones estén a T1 y T2 será E1 +
E2 quiere decir so la unión de referencia no tiene por qué estar a 0°C sino que puede usarse otra
temperatura de referencia.
Ley de la temperaturas sucesivas o intermedias
Ley de las temperaturas intermedias en circuitos de
termopares

13. En la Tabla adjunta, tabla 7, se muestra la tabla de calibración de un termopar tipo J. En ella se
da la tensión en mV entre los terminales del termopar en función de la temperatura de la unión,
Tc, cuando la unión de referencia, o unión fría, Tf, está a 0ºC.
Si la temperatura de una de las uniones, Tc, es de 145ºC y la unión con el equipo de
medición está a una temperatura de 25ºC, ¿cuál es la tensión medida?
b) Si la tensión medida fuera de 3,720 mV, ¿a qué temperatura, Tc, está la zona de la unión
suponiendo que el equipo de medición sigue a 25ºC?
Ejemplo:

14. Compensación de la unión
de referencia en
circuitos temporales
Una solución consiste en disponer la unión de referencia en hielo
fundente, tal como se indica en la figura s una solución de gran
(exactitud y facilidad de montaje, pero es de difícil mantenimiento
y coste alto)

15. Resolución
A)
Aplicando la ley de temperaturas intermedias:
V145,0 + V0,25 = V145,25
V145,0 – V25,0 = V145,25
A partir de los datos de la tabla de calibración del
enunciado
7,734 – 1,277 = 6,457 mV

16. B)
Aplicando la ley de temperaturas intermedias:
Vx,0 = Vx,25 + V25,0
Luego utilizando los datos del enunciado de este apartado
Vx,0 (x=Tc)= 3,720 + 1,277 = 4,997 mV
que según la tabla de calibración se obtiene esa diferencia de potencial si la
unión caliente Tc, está a 95 ºC .