ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISTIVOS

ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISTIVOS

Para el acondicionamiento de sensores resistivos se necesitan conectar esto a circuitos de interfaz adecuado para realizar la medición del parámetro que se desea aprovechar.

Usualmente el parámetro a medir no es la variación de resistencia sino mas bien otros paramentos asociados a esta como tensión, corriente y fase.

Los métodos para el acondicionamiento se clasifican en tres grupos:

1. Divisor de Tensión

2. Puente de Weatstone

3. Amplificadores para fuentes de sensores

Divisor de tensión:

Un divisor de tensión es una tecnologia presente en circuitos eléctricos que puede fragmentar la tensión de una fuente en diferentes impedancias conectadas en serie.

Supóngase que se tiene una fuente de tensión Vf, conectada en serie con n impedancias. La polaridad negativa de la fuente Vf- debe estar conectada al nodo de referencia. Las impedancias deben cerrar el circuito.

Divisor de tensión con dos resistencias

Para conocer el voltaje en la impedancia genérica Zi, se utiliza la Ley de Ohm:

Sustituyendo la segunda ecuación en la primera se obtiene que el voltaje en la impedancia genérica Zi será:

Obsérvese que cuando se calcula la caída de voltaje en cada impedancia y se recorre la malla cerrada, el resultado final es cero, cumpliendo con un principio energético: "La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma".

Puente de Wheatstone:

Un puente de Wheatstone es un instrumento eléctrico de medida inventado por. Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida.

La Figura 1 siguiente muestra la disposición eléctrica del circuito y la Figura 2 corresponde a la imagen real de un puente de Wheastone típico

Figura 2.- Imagen de un Puente de Wheatstone típico

Figura 1.- Disposición del Puente de Wheatstone

En la Figura 1 vemos que, Rx es la resistencia cuyo valor queremos determinar, R1, R2 y R3 son resistencias de valores conocidos, además la resistencia R2 es ajustable. Si la relación de las dos resistencias del brazo conocido R2/R1) es igual a la relación de las dos del brazo desconocido (Rx/R3), el voltaje entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna entre esos dos puntos.

Para efectuar la medida lo que se hace es variar la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de equilibrio. La detección de corriente nula se puede hacer con gran precisión mediante el galvanómetro G.

La dirección de la corriente, en caso de desequilibrio, indica si R2 es demasiado alta o demasiado baja. El valor de la F.E.M. (E) del generador es indiferente y no afecta a la medida.

Cuando el puente esta construido de forma que R1 es igual a R3, Rx es igual a R2 en condición de equilibrio. (Corriente nula por el galvanómetro).

Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:

Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede ser determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro.

De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor.

Variantes del puente de Wheatstone se pueden utilizar para la medida de impedancias, capacidades e inductancias.

La disposición en puente también es ampliamente utilizada en instrumentación electrónica. Para ello, se sustituyen una o más resistencias por sensores, que al variar su resistencia dan lugar a una salida proporcional a la variación. A la salida del puente (en la Figura 1, donde está el galvanómetro) suele colocarse un amplificador.