SENSORES AUTORRESONANTES

Los sensores basados en un fenómeno físico resonante ofrecen una frecuencia de salida que depende de una magnitud de interés que afecta a la frecuencia de oscilación. Todos requieren un frecuencímetro-contador para medir buen la frecuencia o bien la frecuencia o bien el periodo de oscilación. La elección de uno u otro método depende de la resolución deseada y del tiempo disponible para la medida. Las estructuras resonantes basadas en monocristales de silicio se prestan bien a la realización de circuitos integrados.En sensores se emplean tanto osciladores armónicos como de relajación. En los primeros hay una energía almacenada que cambia de una u otra forma de almacenamiento. Por ejemplo, de energía cinética en el movimiento de una masa a energía potencial en la tensión de un muelle. En los segundos hay una única forma de almacenamiento y la energía almacenada se disipa periódicamente mediante algún mecanismo de puesta a cero.Es importante observar que si bien la ausencia de convertidor A/D hace innecesaria una tensión de referencia estable para medir la salida de estos sensores, no por ello es posible medir una magnitud absoluta la frecuencia del oscilador sin tener otra magnitud de referencia bien conocida, en este caso el oscilador del que se obtiene la base de tiempos del contador con que se mida la frecuencia. Este oscilador de referencia será generalmente de cristal de cuarzo y tendrá derivas con el tiempo y la temperatura.Las derivas temporales se deben a cambios estructurales en el cuarzo debido a imperfecciones en la estructura cristalina, a las tensiones mecánicas ejercidas por los soportes sobre el cuarzo, que decrecen con el tiempo, y que varias después de ciclos térmicos, y a los cambios de masa del cristal por absorción o desorción de contaminantes dentro del encapsulado. La curva de envejecimiento (Af/f) es exponencial al principio y lineal al cabo de meses. Por eso los cristales de precisión se dejan envejecer antes de su instalación. Las derivas térmicas son el fundamento de los termómetros digitales de cuarzo y tienen forma de “S” tumbada. Su valor depende del angulo de corte. El corte más estable, en un margen de temperatura pequeño, es el de 35º 13`, pero en el margen de 0 a 50º C, el normal en frecuencimetros, el corte más estable es el AT: 35º 15`. Para mantener al cristal termostatazo, se dispone en un horno cuya temperatura sea unos 20º C mayor que la temperatura de funcionamiento, tal que el cristal presente una sensibilidad mínima a dicha temperatura.