El control de temperatura es omnipresente en los procesos de fabricación, lo que le permite seleccionar el modo de funcionamiento adecuado o realizar un seguimiento de los cambios en la condición del material. El régimen de temperatura es igualmente importante tanto al encender el horno en la cocina como en los altos hornos al fundir acero, y la desviación del funcionamiento normal puede provocar accidentes y lesiones a las personas. Para evitar consecuencias desagradables y garantizar la posibilidad de regular el grado de calentamiento, se utiliza un sensor de temperatura.
Termoeléctrico
El sensor termoeléctrico se basa en el principio de termopar (ver. Figura 1): todos los metales tienen una cierta valencia (el número de electrones libres en las órbitas atómicas externas que no están involucrados en enlaces rígidos). Cuando se exponen a factores externos que imparten energía adicional a los electrones libres, pueden abandonar el átomo, creando el movimiento de partículas cargadas. En el caso de combinar dos metales con diferente potencial para la liberación de electrones y posterior calentamiento de la unión, surgirá una diferencia de potencial, que se denomina efecto Seebeck.
Semiconductor
Están hechos sobre la base de cristales con una característica corriente-voltaje determinada. Dichos sensores de temperatura operan en el modo de conmutación de semiconductores, similar al transistor bipolar clásico, donde el grado de calentamiento es comparable al suministro de potencial a la base. A medida que aumenta la temperatura, el sensor semiconductor comenzará a entregar un valor de corriente más alto. Como regla general, el semiconductor en sí no se usa para medir el calentamiento, sino que está conectado a través de un circuito amplificador (ver. Figura 2).
Se diferencian en una amplia gama de medidas y en la capacidad de ajustar el sensor de acuerdo con los parámetros operativos del equipo. Son un tipo de alta precisión, poco dependiente de la duración de la operación. Tienen unas dimensiones reducidas, por lo que se instalan fácilmente en circuitos, elementos de radio, etc.
Pirométrico
Funcionan a expensas de sensores especiales: pirómetros, que permiten capturar las más mínimas fluctuaciones de temperatura de la superficie de trabajo de cualquier objeto. Directamente, el propio elemento sensor es una matriz que responde a una cierta frecuencia del rango de temperatura. Este principio es la base para las mediciones con un termómetro sin contacto, que se generalizó durante la lucha contra el coronavirus. Además, su uso se utiliza activamente para el control de imágenes térmicas de elementos estructurales, equipos, edificios y estructuras.
Termorresistivo
Dichos sensores de temperatura se basan en termistores, dispositivos con una cierta dependencia de resistencia en el grado de calentamiento del material base. A medida que aumenta la temperatura, la conductividad de la resistencia también cambia, por lo que puede controlar el estado del objeto deseado.
La principal desventaja de un sensor termoresistivo es el pequeño rango de temperatura medida, pero capaz de proporcionar un buen paso de medición y alta precisión en décimas y centésimas de grados Celsius. Debido a esto, a menudo se incluyen en el circuito utilizando un amplificador que expande los límites operativos.
Acústico
Los sensores de temperatura acústicos funcionan según el principio de determinar la velocidad de transmisión del sonido en función de la temperatura del material o la superficie. El propio sensor compara la velocidad del sonido generado por la fuente, que diferirá según el grado de calentamiento (ver. Figura 4). Este tipo es sin contacto y le permite tomar medidas en lugares difíciles de alcanzar o en objetos de alto riesgo.
Piezoeléctrico
El funcionamiento del sensor se basa en el efecto de propagación de las vibraciones de un cristal de cuarzo cuando pasa una corriente eléctrica. Pero, dependiendo de la temperatura ambiente, la frecuencia de oscilación del cristal también cambiará. El principio de fijar los cambios de temperatura consiste en medir la frecuencia de vibración y luego compararla con la calibración establecida de las clasificaciones para diferentes temperaturas.