Sensores de desplazamiento, magnetismo y presión: tipos y principios de funcionamiento

Desplazamiento

Galgas extensométricas semiconductoras

Un dispositivo más sensible es la galga extensométrica de semiconductor de silicio. Este tipo de galgas presenta un efecto piezoresistivo. Los materiales que desarrollan este efecto varían su resistencia eléctrica con la tensión. Pero en ciertos semiconductores el efecto es mayor.

Galgas extensométricas piezoeléctricas

Cuando se aplica una fuerza a un cristal, la estructura se alarga o deforma. Esta deformación produce una carga eléctrica en los terminales del cristal y, cuando se interrumpe la deformación, la carga se interrumpe rápidamente.

Magnetismo

Dispositivo efecto Hall

El más popular para la detección de campos magnéticos es el sensor de efecto Hall. Se basa en que cuando un campo magnético envuelve a una lámina (por ejemplo, de oro) en la que circula corriente, se produce una tensión.

Magnetorresistencias

Su estructura es similar a la de las fotoresistivas. En estos dispositivos, el arseniuro de indio se deposita en una serpentina. Cuando un campo magnético incide en un semiconductor, la trayectoria de los portadores se distorsiona. En magnetorresistencia, la distorsión de la trayectoria de los portadores reduce efectivamente el área de la sección transversal del conductor, por lo que aumenta la resistencia.

Presión

Manómetro de tubo en U

Es un dispositivo medidor de presión diferencial hecho con un tubo de vidrio con forma de U. El tubo contiene una cantidad de líquido cuya composición depende de la aplicación. La diferencia de presión hace que el líquido se mueva dentro de la rama derecha hasta que las presiones se equilibran.

Transductores de deformación elástica

Todos utilizan el mismo principio de transducción. La presión hace que el material del transductor, usualmente un metal, se deforme. Esta deformación da lugar a una desviación. Podemos decir que estos son convertidores de presión a posición.

Tubo de Bourdon

Formado por un tubo metálico liso. La presión a la entrada se comunica al interior del dispositivo. Debido a la presión interior, el tubo tiende a desenrollarse, como una serpentina de papel. El desenrollamiento no es lineal.

Fuelles

Forma cilíndrica con ondulaciones a lo largo de los bordes. Cuando la presión aumenta, el fuelle se expande, moviendo el eje hacia arriba. El eje se puede acoplar a un indicador de desplazamiento eléctrico.

Diafragma

Placa flexible. Los aumentos de presión darán lugar a un movimiento hacia arriba.

Conceptos clave

• Galgas extensométricas: sensores de deformación que pueden ser piezoresistivos o piezoeléctricos.
• Efecto Hall: fenómeno utilizado para detectar campos magnéticos mediante la generación de una tensión.
• Magnetorresistencia: variación de la resistencia eléctrica de un material debido a un campo magnético.
• Transductores de presión: dispositivos que convierten cambios de presión en desplazamiento mecánico.