Sensores resistivos, capacitivos e inductivos: características, ventajas y limitaciones

Sensores resistivos

Potenciómetro (dispositivo electromecánico que consta de una resistencia sobre la cual se desplaza un contacto deslizante). Robustos, fiables, simples y económicos.

• Ventajas: Robustos, fiables, sencillos y económicos.
• Inconvenientes: Mecánicos: rozamiento, autocalentamiento, inercias.

Galgas extensiométricas

(Resistencia sometida a esfuerzo mecánico; este esfuerzo hace que varíe la resistencia. No debe superar el límite elástico).

• Características: Pequeño tamaño, lineal, baja impedancia.
• Limitaciones: Deriva por temperatura, deformación del material, autoescalfamiento, transmisión de esfuerzo.

RTD (Resistance Temperature Detector)

(Resistencia cuya resistencia depende de la temperatura).

• Características: Alta sensibilidad, repetibilidad, duradero y exacto.
• Limitaciones: Límite de temperatura, autocalentamiento, necesidad de disipar calor, sensibilidad a deformaciones mecánicas.

Termistor

Variación del anterior, pero con semiconductor cuya resistencia depende del dopaje; puede ser NTC o PTC.

LDR (Light Dependent Resistor)

(Variación de la resistencia de un semiconductor mediante la luz; la radiación aporta energía para que los electrones salten a la otra banda).

• Ventajas: Económicos, selectivos.
• Inconvenientes: No lineales, respuesta temporal desigual, sensibles a la temperatura y al ruido.

Sensores capacitivos

Condensador variable (interruptor capacitivo que trabaja sin contacto; crean un campo eléctrico que varía según la proximidad del material al que son sensibles. Esta variación altera su capacidad).

• Características: Múltiples geometrías, fácil adaptación, sin desplazamiento, sin fricción, estabilidad y sin envejecimiento.
• Limitaciones: Aislamiento alto requerido, susceptibilidad a interferencias, cables con capacidad parásita, no linealidad y alta impedancia.

Sensores inductivos

Basados en la variación de la reluctancia. Generan un campo magnético mediante una bobina que forma parte de la resonancia; si una pieza metálica entra en el campo, provoca una alteración (transducción). Esta variación depende del número de espiras, la permeabilidad y la geometría de la bobina.

• Ventajas: Inmunes a la humedad, requieren poca carga mecánica, alta sensibilidad.
• Limitaciones: Campo magnético parásito, variación de R y L (no constantes), interferencias, alta impedancia.

Transformador diferencial

(Variación de la inductancia entre primario y secundario debido al desplazamiento a lo largo del núcleo de una pieza metálica unida a la pieza cuyo desplazamiento se quiere medir; el primario se alimenta con corriente alterna).

• Ventajas: Alta sensibilidad, fiabilidad y respuesta; lineal, duración ilimitada y gran resolución.
• Limitaciones: Imposible lograr simetría perfecta en el bobinado, sensible a la temperatura.

Transformador variable

(Cuando el devanado se desplaza variará el acoplamiento y la tensión inducida en el secundario; la variación puede ser angular o lineal).

• Ventajas: Poca carga mecánica, gran rango de temperatura, no afectado por la humedad, soporta choques, permite transmisión analógica a gran distancia.
• Limitaciones: Necesita alimentar el primario.

Potenciómetro inductivo

(Dos devanados: uno fijo —estator— y otro que gira —rotor—; cada uno con núcleo ferromagnético).