1.1. Potenciómetros (Variables mecánicas)
1.2. Galgas extensométricas (Variables mecánicas)
1.3. Termorresistencias (Variable térmicas)
1.4. Termistores (Variables térmicas)
1.5. Magnetorresistencias (Variable magnéticas)
1.6. Fotorresistencias (Variables ópticas)
1.7. Higrómetros resistivos (Variables químicas)
Un potenciómetro es un resistor que posee un contacto móvil deslizante o giratorio (figura 2.1). La resistencia entre dicho contacto móvil y uno de los terminales fijos viene dada por:
donde x es la distancia recorrida desde el otro terminal fijo, α la fracción de longitud correspondiente, ρ la resistividad del material, l su longitud y A su sección transversal.
La ecuación (1) indica que la resistencia medida es proporcional al recorrido del cursor. Esto no siempre es así, pues la resistividad del material no suele ser uniforme a lo largo de todo el recorrido. Tampoco la resolución es infinita, pues muchos potenciómetros funcionan a saltos y no de manera continua; también hay que tener en cuenta la resistencia del contacto. A pesar de todo ello, los potenciómetros permiten medir fácilmente desplazamientos tanto longitudinales como angulares, así como todo tipo de magnitudes físicas asociadas a los mismos.
Las galgas extensométricas se basan en la variación de la resistencia de un conductor cuando se le somete a un esfuerzo mecánico. Sea un hilo metálico de resistencia R:
donde los parámetros que lo definen mantienen el significado de la expresión (2.1), cualquier esfuerzo al que se le someta provocará un cambio de resistencia que se deberá al cambio de alguno de dichos parámetros:
Según 
La medición de temperatura por termorresistencia, se basa en la propiedad que poseen los metales de variar su resistencia óhmnica en función de la temperatura. Este cambio se acentúa más, según el tipo de metal empleado.
El cambio de resistencia relativa en función de la temperatura, se conoce como coeficiente de temperatura.
Entre los conductores metálicos, los metales puros, presentan un mayor cambio de resistencia, es decir tienen un coeficiente de temperatura más alto.
No obstante, para la selección de un metal de una termorresistencia, no debemos basarnos solamente en su coeficiente de temperatura, sinó en otros factores que tienen la misma importancia, como son la repetibilidad de las constantes eléctricas y su estabilidad.
Los termistores, o resistores térmicos, son dispositivos semiconductores que se comportan como resistencias con un coeficiente de temperatura de resistencia alto y, generalmente negativo. En algunos casos, la resistencia de un termistor a temperatura ambiente puede disminuir hasta un 6% por cada
Los termistores se componen de una mezcla sintética de óxidos de metales, como manganeso, níquel, cobalto, cobre, hierro y uranio. Su rango de resistencia va de 0.5 ohms. a 75 ohms y están disponibles en una amplia gama de formas y tamaños. Los más pequeños son cuentas con un diámetro de
Tres características importantes del termistor lo hacen extremadamente útil en aplicaciones de medición y control:
a) Resistencia-temperatura
b) Voltaje-corriente
c) Corriente-tiempo
Las características resistencia--temperatura de la figura muestra que un termistor tiene coeficiente de temperatura de resistencia muy elevado y negativo, lo cual lo convierte en un TRANSDUCTOR DE TEMPERATURA IDEAL.
En la característica voltaje-corriente de la figura se observa que la caída de voltaje a través de un termistor aumenta con el incremento de corriente hasta que alcanza un valor pico, más allá del cual la caída de voltaje decrece con el incremento de corriente.
El constantano es una aleación de 55% de cobre y 45% de níquel.
Cromel= Aleación de Cromo y Níquel
Alumel =Aleación de aluminio, manganeso y níquel.
Además de los sensores estudiados en los apartados anteriores, existen muchos otros tipos de sensores cuyas características resistivas varían cuando cambia alguna magnitud física del ambiente que lo rodea. Este es el caso, por ejemplo, de las magnetorresistencias. Cuando un campo magnético rodea a un conductor se produce una reducción de corriente debido a que algunos electrones son desviados de su trayectoria. Este comportamiento es especialmente importante en materiales ferromagnéticos.
Las fotorresistencias se basan en la variación de la resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir sobre él una radiación. La radiación de una determinada energía provoca que los electrones salten de la banda de valencia a la de conducción en el semiconductor, aumentando la conductividad del mismo. Este efecto es más importante cuando se incrementa la temperatura del material, ya que la energía de los electrones aumenta y con ello la probabilidad de que se produzcan saltos de una banda a otra.
Algunos aislantes presentan disminuciones bruscas en su resistencia cuando aumenta su contenido de humedad. Midiendo dicho cambio de resistencia tenemos lo que se denomina un higrómetro resistivo o humistor. Si lo que medidos es su capacidad tenemos un higrómetro capacitivo. Existen también determinados óxidos semiconductores cuya conductividad varía cuando se encuentra ante la presencia de determinados gases que reaccionan con el oxígeno.
Un condensador variable es aquel en el cual se pueda cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:
Los sensores inductivos son capaces de detectar a distancia objetos metálicos que atraviesan su campo magnético. La operación de conmutación se produce eléctricamente. Los sensores se distinguen por su gran duración. Son insensibles frente a vibraciones y poseen una gran velocidad de respuesta. Festo le ofrece las siguientes tipos de sensores inductivos:
SIEN
Sensores inductivos con distancias de conmutación estándar.
SIEH
Sensores inductivos con distancias de conmutación grandes
SIES
Sensores inductivos para corriente continua de ejecución especial
SIEW
Sensores inductivos para corriente alterna con distancia normalizada de conmutación.
Existen ciertos casos donde las condiciones físicas de operación requieren un sensor a prueba de casi todo. La solución acostumbrada son los sensores de reluctancia variable.
Funcionan de la siguiente manera: El campo de un imán permanente es deformado al paso de un objeto de alta reluctancia, como los dientes de un engrane metálico; este cambio en el campo induce un voltaje en una bobina colocada rodeando al imán. La magnitud de este voltaje depende de la velocidad con la que el diente en nuestro ejemplo pasa frente al campo magnético y, cuando es suficientemente grande (4500 mm/seg), puede ser empleado en contadores o indicadores de velocidad directamente.
Entre los sensores de posición lineales destaca el transformador diferencial de variación lineal (LVDT) debido a su casi infinita resolución, poco rozamiento y alta repetibilidad. Su funcionamiento se basa en la utilización de un núcleo de material ferromagnético unido al eje cuyo movimiento se quiere medir.
Este núcleo se mueve linealmente entre un devanado primario y dos secundarios, haciendo con su movimiento que varié la inductancia entre ellos.
Los dos devanados secundarios conectados en oposición serie ven como la inducción de la tensión alterna del primario, al variar la posición del núcleo, hace crecer la tensión de un devanado y disminuirá en el otro. Del estudio de la tensión E se deduce que esta es proporcional a la diferencia de inductancias mutuas entre el devanado primario con cada uno de los secundarios, y que por tanto depende linealmente del desplazamiento del vástago solidario al núcleo.
Además de las ventajas señaladas, el LVDT presenta una alta linealidad, gran sensibilidad y una respuesta dinámica elevada. Su uso esta ampliamente extendido, a pesar del inconveniente de poder ser aplicado únicamente en la medición de pequeños desplazamientos.
Otros sensores lineales que también se emplean con relativa frecuencia son las denominadas reglas ópticas (equivalentes a los codificadores ópticos angulares) y las reglas magnéticas o Inductosyn. El funcionamiento del Inductosyn es similar a la del resolver con la diferencia de que el rotor desliza linealmente sobre el estator.
El estator se encuentra excitado por una tensión conocida que induce en el rotor dependiendo de su posición relativa una tensión Vs
Los sensores electromagnéticos son aquellos en los que una magnitud física puede producir una alteración de un campo magnético o de un campo eléctrico, sin que se trate de un cambio de inductancia o de capacidad.
Estos sensores se utilizan en tacogeneradores o tacómetros de AC (generadores de energía eléctrica) para medir la velocidad angular w. La ley de Faraday dice: “En un circuito magnético o bobina con N espiras con un flujo magnético φ=f(t) se induce una tensión:”
Son empleados en la medida de campos magnéticos (gaussímetros), medida de corriente (amperímetros) y medida de potencias (vatímetros). El voltaje Hall es la diferencia de potencial que se crea en las superficies de una barra conductora, cuando por ésta fluye una corriente y está sometida a un campo magnético. En la siguiente gráfica se muestra un ejemplo de medición de corriente en donde, Iin crea B, a su vez B crea VH que es proporcional a Iin (Ibias = constante).
