👌 En muchas mediciones en las que participa un sensor de tipo resistivo, el elemento sensor puede estar en uno de los extremos de conductores largos.

Los cambios de temperatura afectan no sólo al sensor, también a la resistencia de estos conductores.

💥 Por ejemplo, un sensor de temperatura por resistencia de platino esta formado por una bobina de platino que se encuentra en los extremos de los conductores. Cuando la temperatura cambia, no sólo cambia la resistencia de la bobina, sino también la de los conductores. Lo único que se necesita es la resistencia de la bobina, por lo que se requieren ciertos procedimientos para compensar la resistencia de los conductores. Una forma de hacerlo es unir tres conductores a la bobina, como muestra la figura siguiente.

Compensación por conductores

👉 La bobina se conecta al puente de Wheatstone de manera que el conductor 1 esté en serie con el resistor R3 y el conductor 3 esté en serie con la bobina de resistencia de platino R1. El conductor 2 es la conexión con la fuente de alimentación. Cualquier cambio que se produzca en la resistencia de los conductores es probable que afecte a los tres conductores restantes por igual, dado que son el mismo material, diámetro y longitud y todos están juntos. El resultado es que los cambios en la resistencia del conductor se producen exactamente igual en dos brazos del puente, y se anulan cuando R1 y R3 son la misma resistencia.

El extensómetro de resistencia eléctrica es otro sensor en el que es necesario compensar los efectos de la temperatura. La resistencia del extensómetro cambia al aplicar un esfuerzo. Por desgracia, también cambia por la temperatura. Una manera de eliminar el efecto por la temperatura es usar un extensómetro patrón inactivo. Este es idéntico al que está sometido a esfuerzo, el indicador activo, y está montado en el mismo material, aunque no está sometido al esfuerzo. Se encuentra cerca del indicador activo, por lo que sufre los mismos cambios de temperatura. Por lo tanto, un cambio de temperatura producirá un cambio de sus resistencias de la misma magnitud. El indicador activo está montado en un brazo del puente de Wheatstone (siguiente figura apartado a)) y el indicador patrón inactivo en el otro, de manera que los efectos de los cambios en la resistencia inducidos por la temperatura se anulan entre si.

Compensación con extensómetros: a) uso del

extensómetro patrón inactivo, b) puente de cuatro brazos activo

Los extensómetros se utilizan con frecuencia en combinación con otros sensores como los indicadores de carga o los indicadores de presión tipo diafragma para medir desplazamientos. En estos casos todavía se requiere una compensación por temperatura. Si bien es posible utilizar los indicadores

patrón inactivos, es más recomendable emplear cuatro extensómetros. Se colocan de manera que dos de ellos al aplicarles fuerzas estén en tensión y los dos restantes estén en comprensión. El indicador de presión de la figura anterior del apartado b) muestra esta configuración. Los indicadores que están en tensión aumentarán su resistencia, en tanto que los que están comprimidos la disminuirán. Dado que los indicadores se conectan como los cuatro brazos de un puente de Wheatstone (apartado b) de la figura) y los cambios de temperatura afectan a todos de idéntica manera, el arreglo se compensa por temperatura. Esta configuración produce un voltaje de salida mucho mayor que el que se obtiene con un

indicador activo.

Para ejemplificar esto, considere un indicador de presión con cuatro extensómetros dispuestos como en la figura anterior, que se utilizará con un puente extensómetro de cuatro brazos activo. El factor de calibración de los indicadores es 2.l y tienen una resistencia de 100 Ω. Cuando el indicador se somete

a una fuerza de compresión, los indicadores verticales muestran una compresión y, dado que cuando se oprime un objeto también se produce una extensión en sentido lateral, los indicadores horizontales están sujetos a un esfuerzo de tracción (la razón entre esfuerzos transversales y esfuerzos longitudinales se

conoce como razón de Poisson y por lo general es cercana a 0.3). Por lo tanto, si los indicadores de compresión se someten a un esfuerzo de - 1.0 x 10-5 y los indicadores de tracción a uno de +0.3 x 10-5, el voltaje de alimentación del puente es 6 V y el voltaje de salida del puente se amplifica con un circuito de amplificador operacional diferencial, ¿ cuál será la razón del resistor de retroalimentación respecto a los resistores de entrada en las dos entradas del amplificador, si la carga produce una salida de 1 mV ?

El cambio en la resistencia de un indicador sujeto a un esfuerzo de compresión está dado por

ΔR/ R = Gε:

cambio en la resistencia = GεR = -2.1 x 1.0 x 10-5 x 100

= -2.1 x 10-3 Ω

Para un indicador sometido a una tensión:

cambio en la resistencia = GεR = 2.1 x 0.3 x 10-5 x 100

= 6.3 x 10-4 Ω

La diferencia de potencial de desbalance está dada por:

Ahora cada resistor está cambiando. Sin embargo, se pueden despreciar los cambios si se comparan con los denominadores donde el efecto de los cambios en la suma de las dos resistencias es insignificante. Por lo tanto: