1.1. Potenciómetros (Variables mecánicas)

La figura 1 muestra un potenciometro, el cual es un resistor con un contacto movil deslizante o giratorio.


Figura 1. Potenciometro ideal y su simbolo

La resistencia entre dicho contacto móvil y uno de sus terminales fijos es:

donde x es la distancia recorrida desde el otro terminal fijo, a la fraccion de longitud correspondiente, p es la resistividad del material, l su longitud y A su seccion transversal, supuesta uniforme.

Sin embargo, esta ecuacion supone un comportamiento ideal lo cual no esta del todo garantizado ya que la resistencia no es perfectamente uniforme a lo largo de todo el recorrido l, lo que afecta la linealidad del potenciometro. Por otra parte, se supone que el contacto del cursor da una variacion de resistencia continua con resolucion infinita, lo cual no es cierto para todos los tipos de elementos resistivos.

Otro problema está en el hecho de alimentar el potenciometro con corriente alterna, lo cual es de importancia para valores de Rn altos ya que su capacidad parasita no será despreciable. La temperatura tambien afecta su resistividad, una causa de esto puede ser una variacion no uniforme de temperatura ya sea por el ambiente o por autocalentamiento por el limite de disipacion de potencia del potenciometro.

Otro factor limitante es el rozamiento del cursor y su inercia. La fuerza para desplazar el cursor es de 4 a 15 g. Para movimientos variables se usan dos cursores con un brazo de longitud y frecuencia de resonancia distinta al otro.

Por último, si la resolucion deseada es alta, se debe tener en cuenta que el ruido debido a la resistencia y el contacto, debido al polvo, la humedad, la oxidacion y desgaste. Al variar la resistencia del contacto de una a otras posiciones, la corrientre a su traves produce variaciones en la tension y si es alta puede dar fluctuaciones considerables.

Existen modelos lineales y no lineales, en algunos casos la salida es una funcion senoidal del angulo de giro del cursor. Si se deposita un conductor sobre un soporte triangular como el de la figura 2.

Figura 2. Potenciometro no lineal basado en un soporte triangular

la ecuacion de su resistencia sera:

donde A es la seccion del hilo y D su diametro.

En la actualidad se usan los potenciometros basados en una pelicula de carbon depositada sobre un soporte, sola o bien aglomerada con plastico, y un cursor de metales nobles aleados, esto pèrmite una altsa resolucion y laraga vida a bajo precio. su coeficiente de temperatura es alto, lo que provoca que se pierda resolucion cuando disipa potencias altas.


Para medir inclinaciones, se usan los potenciometros liquidos o electroliticos (ver figura 3) que consisten en un tubo curvado y cerrado hermeticamente, parcialmente lleno con un liquido conductor (electrolitico), dejando una burbuja de aire que al variar la inclinacion, permite variar la tension entre el electrodo de control y los otros dos. Normalmente funcionan con voltaje alterno entre los electrodos de sus extremos.
Figura 3. Potenciometro liquido

En la figura 4.a se muestra un sensor resitivo sin cursor, el cual mide el nivel de liquido. Consta de una cinta de acero inoxidable aislado por los lados y la parte posterior y una lamina dorada en su parte frontal, alrededor de la cinta se devana un hilo de nichrome dorado. Cuando la cinta se sumerge en un tanque o deposito (figura 4.b), la presion electrostatica sobre la cubierta externa presiona la helice sobre la cinta, dependiendo asi la resistencia de la longitud sumergida.

Figura 4. Sensor de nivel.