TIPOS DE TRANSDUCTORES ELÉCTRICOS
Transductores de conductividad
Para medir la conductividad de una disolución se emplea la celda de conductividades, que
consiste en un par de electrodos plano-paralelos de Platino separados una cierta distancia. Cuando se
conecta una fuente de tensión externa a los electrodos y se sumerge la celda en una disolución iónica,
los iones se mueven debido al campo eléctrico que existe entre los electrodos. Si la fuente de tensión es
de corriente continua, los iones que van llegando a los electrodos absorben o ceden electrones y se
produce el fenómeno de electrolísis. Sin embargo, si se está interesado solo en el fenómeno del
movimiento de los electrones por la disolución, el fenómeno de electrolisis es un efecto
contraproducente. Por ello se escoge una fuente de tensión de corriente alterna para que los iones no
tengan tiempo de intercambiar electrones con los electrodos, y la disolución se comporta como un
medio conductor, con una conductividad dada, en cuyo interior se mueven los iones. Dicho conductor
tendrá una resistencia eléctrica por lo que la celda es un transductor que transforma la conductividad de
la disolución en resistencia eléctrica
Transductores de temperatura
Termoresistencias
Son conductores cuya resistencia varia con la temperatura. La función de transferencia de las
termoresistencias es en general:
R = RO{1 + a1 (T - To)+ a2 (T - To )2
+ ... + an (T - To )n
}
donde Ro es la resistencia a una temperatura
To (medida en grados Kelvin) de referencia.
Un elemento conductor que se emplea es el Platino, para el cual se tienen los siguientes valores
numéricos de los coeficientes: a1 = 3.85x10-3 K-1, a2 = -5.83x10-7 K
-2
.
Si se consigue que a la temperatura de 273 K el valor de la resistencia sea de 100 ohmios y se
desprecian los términos superiores al lineal se tiene finalmente la siguiente expresión para una Pt-100
R = 100 + 0.385 t (t en ºC) (4.3)
En esta expresión se supone que el calentamiento de la resistencia es debida exclusivamente al
contacto con el medio del que se quiere medir la temperatura.
Termistores: Son semiconductores cuya resistencia es variable con la temperatura.
- Para un semiconductor intrínseco o poco dopado, la resistencia disminuye cuando aumenta la
temperatura. Por ello se denomina termistor NTC (Negative Temperature Coeficient).
- Para un semiconductor muy dopado, la variación de la resistencia con la temperatura es contraria al
caso anterior, esto es, aumenta la resistencia si aumenta la temperatura (al igual como los conductores).
Por ello se denominan PTC (Positive Temperature Coefficient).
Para un rango pequeño de temperaturas (una variación máxima de 50º C), las resistencias NTC
tienen una dependencia con la temperatura de la
R = A exp(B/T) o también R = Ro exp[B(1/T - 1/To )]
donde Ro es la resistencia a To (temperatura Kelvin), que se toma por convenio 298 K (25º C). El
valor de la constante B se suele determinar midiendo la resistencia de la NTC a dos temperaturas
diferentes.
Uniones PN y transistores
En la curva característica de un diodo de unión PN se aprecia que la corriente que circula por el
mismo es función de la temperatura. Este hecho se puede aprovechar para construir un sensor de
temperatura. Si se conecta el diodo a través de un resistencia en serie con una fuente de tensión
constante, al variar la temperatura variara la corriente que circula a través del circuito y por lo tanto
también lo hará la ddp en la resistencia o en el propio diodo.
El elemento LM 335 responde a esta característica y posee una variación de tensión entre sus
extremos de 10 mV/K en el rango de 0 a 100ºC. La representacion se muestra en la siguiente figura
Termopares
El funcionamiento de una termopar fue descubierto en 1822 por T.J. Seebeck: cuando se unen
dos metales diferentes formando un circuito cerrado y una de las uniones se calienta a una temperatura
diferente de la temperatura de la otra unión, aparece una corriente eléctrica por el circuito. O también,
cuando se corta uno de los conductores, y las dos uniones están a diferente temperatura, aparece una
d.d.p entre los extremos del conductor que se ha cortado
