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Sensores de presión

En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación. Se puede mencionar un sensor integrado de silicio como el MPX2100 de Motorola, de pequeño tamaño y precio accesible.

Los dispositivos de la serie MPX2100 son piezorresistencias de silicio sensibles a la presión. Proporcionan una variación de tensión exacta y directamente proporcional a la presión que se les aplica. El sensor consta de un diafragma monolítico de silicio para medir el esfuerzo y una fina película con una red de resistencias integradas en un chip. El chips se ajusta, calibra y compensa en temperatura por láser.

En los sensores electrónicos en general, la presión actúa sobre una membrana elástica, midiéndose la flexión. Para detectarla pueden aprovecharse diversos principios físicos, tales como inductivos, capacitivos, piezorresistivos, ópticos, monolíticos (con módulos electrónicos extremadamente pequeños, totalmente unidos) u óhmicos (mediante cintas extensométricas).

En los sensores de presión con elemento por efecto Hall, un imán permanente pequeño (que está unido a una membrana) provoca un cambio del potencial Hall. El sensor de presión piezorresistivo tiene un elemento de medición en forma de placa con resistencias obtenidas por difusión o implantación de iones. Si estas placas se someten a una carga, cambia su resistencia eléctrica. Lo mismo se aplica en el caso de los sensores de presión monolíticos, obtenidos mediante la cauterización gradual de silicio.

Esquema del interior de algunos sensores de presión a) Sensor Hall    1 Generador Hall    2 Imán permanente    3 Cuerpo del sensor    4 Membrana b) Sensor de presión piezorresistivo    3 Cuerpo del sensor    5 Capa de unión    6 Contacto de aluminio    7 Pasivación    8 Piezorresistencia    9 Capa epitaxiada    10 Sustrato de silicio    11 Soporte de vidrio    12 Capa de unión metálica c) Sensor de presión capacitivo    10 Sustrato de silicio    11 Soporte de vidrio    13 Placa d) Sensor de presión monolítico    10 Sustrato de silicio    14 Resistencias incorporadas mediante difusión    15 Carril de silicio    16 Vacío    17 Capa de soldadura En todos: p Presión