Sensores: Clasificación general- Revista ELECTROSECTOR 100/Mes de Noviembre

1. | Electrónica
16 |
Deformación y desplazamiento
En el caso por deformación, el sensor
cambia su estado cuando existen variacio-
nes en su superficie y en consecuencia se
produce también un cambio en su resis-
tencia eléctrica, tal como en un hilo con-
ductor calibrado, o en resistencias cons-
truidas a base de pistas de un semicon-
ductor. Si el dispositivo es por desplaza-
miento, se hace mediante la variación del
recorrido de un eje que afecta a los valo-
res inductivos de un conjunto de bobinas.
Transformador diferencial de varia-
ción lineal
El tipo de señal que se obtiene en su sa-
lida es analógica.
También conocido como LVDT según sus
siglas en inglés, es un tipo de transforma-
dor eléctrico utilizado para medir despla-
zamientos lineales. El transformador po-
see tres bobinas dispuestas extremo con
extremo alrededor de un tubo. La bobina
central es el devanado primario y las ex-
ternas son los secundarios. Un centro fe-
rromagnético de forma cilíndrica, sujeto al
SensoresElaborado por Lic. Edgardo Faletti
objeto cuya posición desea ser medida,
se desliza con respecto al eje del tubo.
Cuando una corriente alterna circula a
través del primario, causa una tensión
que es inducida a cada secundario pro-
porcionalmente a la inductancia mutua
con el primario. La frecuencia del osci-
lador que causa la corriente alterna es-
tá en el rango de 1 a 10 kHz.
A medida que el núcleo se mueve, la in-
ductancia mutua cambia, causando que
la tensión inducida en el secundario se
modifique. Las bobinas están conecta-
das en serie pero invertidas, así que el
voltaje de salida es la diferencia (por eso
es “diferencial”) entre los dos voltajes se-
cundarios. Cuando el núcleo está en su
posición central, se encuentra equidis-
tante a los dos secundarios, las tensio-
nes inducidas son iguales pero de sig-
no opuesto, el valor de la VOUT
es cero.
Cuando el núcleo es desplazado en una
dirección, la tensión en una bobina au-
menta mientras que en la otra disminuye,
causando que la VOUT
también aumente
desde cero hasta su máximo. Este VOUT
tiene la misma fase que la tensión del pri-
mario. La magnitud de la tensión de sali-
da es proporcional a la distancia en que
fue desplazado el núcleo (hasta cierto lí-
mite), por eso el dispositivo es descrito
como “lineal”. La fase de la tensión indica
la dirección del desplazamiento.
Debido a que el núcleo deslizante no toca
el interior del tubo, puede moverse prác-
ticamente sin fricción, haciendo del LVDT
un dispositivo muy fiable. Los LVDT son
usados para la realimentación de posi-
ción en servo-mecanismos y para la me-
dición automática en herramientas y mu-
chos otros usos industriales y científicos.
Los LVDT proveen una salida de 0-10 V y
corrientes que oscilan entre los 4 y 20 mA.
Galga Extensiométrica
La galga extensiométrica es un sensor
para medir la deformación, presión, car-
ga, torque y posición, entre otras cosas,
que está basado en el efecto piezorre-
sistivo, que es la propiedad que tienen
ENTREGA 2
Vout
Vin
Vout
Vin
Zona afectada
Trasnformador
Armadura
(núcleo)
Bobina del Primario
Bobinas de
Secundario
Bobina del
Primario
Figura 10. Corte de un sensor del tipo de transfor-
mador diferencial de variación lineal Figura 11. Secuencia del núcleo desplazándose y el efecto que esto produce

2. | 17
Electricidad |

3. 18 |
| Electricidad
ciertos materiales para cambiar el valor
nominal de su resistencia cuando se lo
someten a ciertos esfuerzos y se defor-
man en dirección de los ejes mecáni-
cos. Un esfuerzo que deforma a la gal-
ga producirá una variación en su resis-
tencia eléctrica, esta variación puede ser
por el cambio de longitud, el cambio ori-
ginado en la sección o el cambio gene-
rado en la resistividad.
La galga extensiométrica hace una lec-
tura directa de deformaciones longitu-
dinales en cierto punto del material que
se está analizando.
En su forma más común, consiste en un
estampado de una lámina metálica fija-
da a una base flexible y aislante. La gal-
ga se adhiere al objeto cuya deforma-
ción se quiere estudiar mediante un ad-
hesivo, como el cianoacrilato. Según se
deforma el objeto, también lo hace la lá-
mina, provocando así una variación en
su resistencia eléctrica. Habitualmente
una galga extensiométrica consiste de
un alambre muy fino, o más comúnmen-
te un papel metálico arreglado en forma
de rejilla, que se puede unir por medio
de soldadura a un dispositivo que pue-
da leer la resistencia generada por la gal-
ga. Esta forma de rejilla permite aprove-
char la máxima cantidad de material de
la galga sujeto a la tensión a lo largo de
su eje principal. Las galgas extensiomé-
tricas también pueden combinarse con
muelles o piezas deformables para de-
tectar de forma indirecta los esfuerzos.
Estos tipos de sensores deben ser pun-
tuales para así poder medir esfuerzos en
puntos concretos. En la práctica las di-
mensiones de la galga son apreciables
por lo tanto se supone que el punto de
medida es el centro geométrico de la
galga. Si se pretenden medir vibracio-
nes, es necesario que la longitud de las
ondas de esas vibraciones sea mayor
que la longitud de la galga. Las galgas
pueden estar cementadas en una placa
pequeña o dos elementos presionan el
alambre que transporta la electricidad.
Las galgas tienen ciertas características fí-
sicas que se encuentran en su tamaño, pe-
so y materiales con los que fueron hecha,
es pequeña y dura lo que facilita la veloci-
dad en que genera las respuestas; estas
son muy importantes puesto que el resul-
tado correcto depende de estos aspectos.
Existen también características que de-
penden de la fabricación de la galga,
por ejemplo, la temperatura del funcio-
namiento y el factor de la galga, éste in-
dica la sensibilidad que tiene el sensor.
También la resistencia de la galga, el co-
eficiente de temperatura, la prueba de fa-
tiga y el coeficiente de expansión lineal;
son características necesarias para co-
nocer bajo que circunstancias la galga
arroja los resultados adecuados.
Los materiales que suelen utilizarse pa-
ra fabricar galgas son alambres muy
pequeños de aleación a galga exten-
siométrica o extensómetro es un sen-
sor, para medir la deformación, presión,
carga, torque, posición, entre otras co-
sas, que está basado en el efecto pie-
zorresistivo, el cual es la propiedad que
tienen ciertos materiales de cambiar el
valor nominal de su resistencia cuando
se le someten a ciertos esfuerzos y se
deforman en dirección de los ejes me-
cánicos. Un esfuerzo que deforma a la
galga producirá una variación en su re-
sistencia eléctrica, esta variación puede
ser por el cambio de longitud, el cam-
bio originado en la sección o el cam-
bio generado en la resistividad. La gal-
ga extensiométrica hace una lectura di-
recta de deformaciones longitudinales
en cierto punto del material que se está
analizando. La unidad que lo represen-
ta es épsilon, esta unidad es adimen-
sional y expresa el cambio de la longi-
tud sobre la longitud inicial.
En su forma más común, consiste en un
estampado de una lámina metálica fija-
da a una base flexible y aislante. La gal-
ga se adhiere al objeto cuya deforma-
ción se quiere estudiar mediante un ad-
hesivo, como el cianoacrilato. Según se
deforma el objeto, también lo hace la lá-
mina, provocando así una variación en
su resistencia eléctrica. Habitualmente
una galga extensiométrica consiste de
un alambre muy fino, o más comúnmen-
te un papel metálico arreglado en forma
de rejilla, que se puede unir por medio
de soldadura a un dispositivo que pue-
da leer la resistencia generada por la gal-
ga. Esta forma de rejilla permite aprove-
char la máxima cantidad de material de
la galga sujeto a la tensión a lo largo de
su eje principal. Las galgas extensiomé-
tricas también pueden combinarse con
muelles o piezas deformables para de-
tectar de forma indirecta los esfuerzos.
Idealmente, las galgas deberían ser pun-
tuales para así poder medir esfuerzos en
puntos concretos. En la práctica las di-
mensiones de la galga son apreciables
por lo tanto se supone que el punto de
medida es el centro geométrico de la gal-
ga. Si se pretenden medir vibraciones,
es necesario que la longitud de las on-
das de esas vibraciones sean mayores
que la longitud de la galga. Las galgas
pueden estar cementadas en un placa
pequeña o dos elementos presionan el
alambre que transporta la electricidad.
Los materiales que suelen utilizarse pa-
ra fabricar galgas son alambres muy pe-
queños de aleaciones metálicas, como
por ejemplo constantán (Níquel 60%-Co-
bre 40%), nicrom, Chromel (Níquel-Cro-
mo), aleaciones (Hierro-Cromo-Aluminio),
Figura 12. Placa de una galga extensiométrica