¿Qué es un Sensor de Temperatura y Humedad?
Los sensores de temperatura y humedad son dispositivos utilizados para medir la temperatura y la humedad.
Constan de un sensor de temperatura y un sensor de humedad; como una sola unidad puede medir tanto la temperatura como la humedad, requieren poco esfuerzo de instalación y espacio.
Usos de los Sensores de Temperatura y Humedad
Los sensores de temperatura y humedad se utilizan para medir la temperatura y la humedad, por ejemplo, en los siguientes ámbitos
- Medición de la temperatura y la humedad exteriores
- Sensores para equipos de aire acondicionado como climatizadores y calefactores
- Sensores para la gestión de motores de automóviles
- Sensores en smartphones y ordenadores
- Inspección industrial
Principio de los Sensores de Temperatura y Humedad
Los sensores de temperatura y humedad constan de un sensor de temperatura y un sensor de humedad. Los sensores de temperatura se clasifican a grandes rasgos en tres tipos: detectores de temperatura por resistencia (RTD), resistencias lineales y termistores, mientras que los sensores de humedad se clasifican a grandes rasgos en dos tipos: tipo de cambio de resistencia y tipo de cambio de capacitancia. Se explican a continuación.
1. Sensor de Temperatura
Detectores de Temperatura por Resistencia (RTD)
Los termómetros de resistencia (RTD), un tipo de sensor de temperatura, funcionan midiendo la resistencia eléctrica para determinar la temperatura. Aprovechan la propiedad de metales como el platino, el níquel y el cobre, los óxidos metálicos y los semiconductores de que su resistencia eléctrica aumenta al aumentar la temperatura, y miden la temperatura midiendo el valor de la resistencia eléctrica.
Resistencias Lineales
Las resistencias lineales son resistencias de medición de temperatura fabricadas con aleaciones de níquel-níquel o paladio y utilizan la propiedad de un aumento casi lineal de la resistencia con la temperatura. No son tan precisas como los termómetros de resistencia que utilizan platino u otros metales.
Termistores
Los termistores son elementos cuya resistencia cambia con la temperatura. Los sensores de temperatura que los utilizan miden la temperatura mediante la correlación entre la temperatura y la resistencia del elemento. Existen dos tipos de termistores: los termistores PTC (característica positiva), cuya resistencia aumenta al aumentar la temperatura, y los termistores NTC (característica negativa), cuya resistencia disminuye al aumentar la temperatura.
Los termistores PCT se caracterizan por un fuerte aumento de la resistencia a cierta temperatura y son adecuados para la protección contra sobrecorriente en caso de embalamiento térmico del semiconductor. En cambio, los termistores NCT se caracterizan por una resistencia elevada a temperatura ambiente y grandes cambios de resistencia con el aumento de temperatura. Por lo tanto, se utilizan generalmente para la protección de circuitos a temperatura. El término termistor suele referirse a los termistores NCT.
2. Sensor de Humedad
Tipo de Cambio de Resistencia
Los sensores de temperatura de cambio de resistencia son sensores que obtienen la humedad a partir de cambios en la resistencia. Se caracterizan por una estructura en la que los dientes del circuito en forma de peine incorporado en el sensor están puenteados por una membrana sensible a la humedad hecha de polímero.
El sensor aprovecha el hecho de que cuando la humedad aumenta y la membrana sensible a la humedad absorbe humedad, la resistencia de la membrana sensible a la humedad disminuye porque aumenta el número de iones móviles en la membrana y, a la inversa, cuando la humedad disminuye, la resistencia aumenta. En otras palabras, los sensores de temperatura del tipo de cambio de resistencia obtienen la humedad a partir del cambio en el valor de la resistencia.
Tipo Capacitancia
Los sensores de temperatura de tipo capacitivo convierten los cambios de capacitancia en humedad, y se caracterizan por una estructura en la que una membrana sensible a la humedad hecha de polímero se intercala entre dos electrodos. A medida que aumenta la humedad, aumenta la capacitancia entre los electrodos debido al aumento del número de iones móviles en la membrana sensible a la humedad.
Por otro lado, a medida que disminuye la humedad, la capacitancia entre los electrodos disminuye porque disminuye el número de iones móviles en la membrana sensible a la humedad. En otras palabras, los sensores de temperatura capacitivos convierten los cambios de capacitancia en humedad.
Tipos de Sensores de Temperatura y Humedad
Los sensores de temperatura y humedad también se clasifican por forma e incluyen sensores de temperatura y humedad de tipo CI integrados en chips de CI y sensores de temperatura y humedad de tipo inalámbrico utilizados en el IoT (Internet de las cosas).
1. Sensores de Temperatura y Humedad de Tipo IC
Los sensores de temperatura/humedad de tipo IC constan de un elemento sensor y un circuito de medición, como la conversión A/D, integrados en un único chip. Cuando se utilizan elementos sensores individuales, es necesario diseñar los circuitos circundantes en función de la aplicación, lo que lleva mucho tiempo y es costoso.
Sin embargo, los sensores de temperatura/humedad integrados de tipo CI no requieren tanto trabajo y pueden utilizarse fácilmente. Además, se puede reducir la superficie de montaje necesaria cuando se montan en una placa, lo que permite conseguir miniaturización, bajo consumo de energía y bajos costes.
2. Sensores Inalámbricos de Temperatura y Humedad
En los últimos años, no solo los ordenadores personales y los teléfonos inteligentes, sino también otros dispositivos se han conectado a Internet y pueden funcionar juntos. Esta tecnología, denominada IoT (Internet de los objetos), permite intercambiar información entre objetos, manejarlos a distancia, recopilar datos, etc., y se utiliza en una gran variedad de servicios.
El papel de los sensores es especialmente importante en los servicios y sistemas que controlan a distancia el estado de los bienes y detectan anomalías. Por eso han surgido sensores que transmiten datos a través de métodos de comunicación inalámbricos como Wi-Fi y Bluetooth, conocidos como sensores IoT.
Los sensores inalámbricos de temperatura y humedad son uno de ellos, y utilizando sensores inalámbricos de temperatura y humedad se pueden construir sistemas para comprobar y controlar la temperatura y la humedad en lugares remotos. En concreto, se utilizan para la gestión de la temperatura y la humedad y la detección de anomalías en lugares donde las personas no siempre están presentes o visibles, como centros de datos, líneas de producción, instalaciones de refrigeración, almacenes e invernaderos.
Además, el sistema se utiliza en diversas aplicaciones y situaciones, como la detección de apertura y cierre de puertas y ventanas, sensores para detectar el movimiento de personas y animales, servicios de seguridad doméstica vinculados a electrodomésticos y servicios de vigilancia para personas mayores.