Tipus de Sensors Industrials: Funcionament i Aplicacions

Sensors de Temperatura de Resistència Metàl·lica

Principi de Funcionament

Es basa en la variació que experimenta la resistència d'un conductor en funció de la temperatura.

Característiques del Material RTD

• Resistivitat elevada.
• Coeficient de temps elevat.
• Relació lineal resistència/temperatura.
• Rigidesa i ductilitat.
• Estabilitat en el temps.
• Exactitud.

Avantatges

• Gamma de temperatures elevada.
• Bona precisió.
• Bona sensibilitat.
• Bona estabilitat.
• La temperatura mesurada depèn únicament de la temperatura en l'element sensible.
• Simples i fàcil circuit de condicionament.
• Gran varietat de formes.

Inconvenients

• Temps de resposta alt en comparació amb altres sensors de temperatura.
• Risc d'autoescalfament.
• Preu elevat.

Termoparells

Un termoparell està constituït per la unió de dos metalls diferents que produeixen un voltatge (efecte Seebeck), que és funció de la diferència de temperatura entre la unió de mesura i la unió de referència.

Efecte Seebeck

En escalfar una de les unions respecte a l'altra, s'observa una circulació de corrent elèctric proporcional a la diferència de temperatures entre les unions. Si s'obre el circuit, s'observa una tensió o força electromotriu entre els terminals.

Els termoparells es classifiquen segons els tipus de materials que formen la unió.

Característiques

• No necessiten alimentació externa: sensors actius.
• Temps de resposta ràpid (< 1 s).
• Constitució robusta.
• Fiables.
• Econòmics.
• La sensibilitat és petita.
• Cal amplificar i condicionar el senyal.
• La sensibilitat no és constant, varia amb la temperatura: les corbes no són lineals.

Compensació mitjançant Unions de Referència

Consisteix a fixar en un valor conegut la temperatura de la unió de referència. Tradicionalment, s'introdueix la unió de referència en un bany de gel i aigua per garantir 0ºC, però és difícil de portar a terme. Únicament s'utilitza en laboratoris per a calibracions.

Compensació Analògica

Consisteix a sumar al senyal generat pel termoparell una tensió Vc (tensió del circuit de compensació) proporcional a la temperatura de la unió freda (T2).

Compensació per Software

Consisteix a mesurar la temperatura de la unió freda amb un altre sensor de temperatura. Una vegada coneguda la temperatura de la unió freda i la tensió que proporciona el termoparell, es pot determinar la temperatura de la unió de mesura. Això ho fa el software del sistema programable.

Sensors de Cabal

• Venturi: líquids i gasos. Líquids amb impureses. Muntat conjuntament.
• Diafragma: líquids i gasos. Subjecció per brides. Muntat conjuntament.
• Toberes: gasos, subjecció per brides. Es pot utilitzar en trams descendents, però a baixa velocitat no funciona correctament.
• Rotàmetres: indicador, gasos i líquids. Com més cabal, més força fa el flotador. També serveix com a senyal elèctric, però serà magnètic. Sempre en posició vertical.
• Turbines: com més cabal, la turbina gira més ràpid. Necessita un règim laminar.

Sensors de Pes

• Galgues Piezoelèctriques: material que quan té una càrrega genera un corrent elèctric. Ho fa quan es deforma.
• Galgues Extensomètriques:
  • Metàl·liques: bloc de material aïllant amb diferents plecs d'un fil conductor, que quan el bloc rep un esforç i es deforma, varia la seva resistència i crea un corrent elèctric.
  • Semiconductores: el mateix que el metàl·lic, però amb una sensibilitat i precisió elevades.