MXPA04003414A

MXPA04003414A - Metodo y aparato para la deteccion de la respuesta de un dispositivo sensor.

Info

Publication number: MXPA04003414A
Application number: MXPA04003414A
Authority: MX
Inventors: A Bostic Lance
Original assignee: Therm O Disc Inc
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2004-12-02
Also published as: JP2004333479A; AU2004201530B8; CN1536354A; AU2004201530A1; CA2464198A1; EP1467200A1; US20040204920A1; CA2464198C; AU2004201530B2; US6868350B2

Abstract

Un metodo para operar un dispositivo sensor. El metodo comprende:a pelicula sensora que tiene una resistencia electrica que esta adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de una condicion predeterminada; detectar la presencia de la condicion predeterminada; medir la resistencia electrica de la pelicula sensora en un primer momento; medir la resistencia electrica de la pelicula sensora en un segundo momento; determinar una velocidad de cambio de la resistencia electrica entre el primer momento y el segundo momento; y comparar la velocidad de cambio de la resistencia electrica contra un valor umbral.

Description

METODO Y APARATO PARA LA DETECCIÓN DE LA RESPUESTA DE UN DISPOSITIVO SENSOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente con un método y aparato para mejorar la respuesta de detección de un dispositivo sensor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La detección de analitos o compuestos químicos objetivo específicos, es importante para muchas aplicaciones, incluyendo, por ejemplo, la detección de si la concentración de los analitos excede los límites de inflamabilidad. Los analitos objetivo son detectados por sensores que operan de acuerdo con diferentes mecanismos de detección, conocidos en la técnica. La mayoría de los sensores emplean un componente sensor que es modificado físicamente en la presencia de analitos específicos presentes en el medio ambiente. Así, un sensor comprende, de manera típica, una sonda que incluye tanto al componente sensor como a un alojamiento del cuerpo de la sonda (incluyendo las terminales para transmitir una salida) . Las terminales están acopladas de manera típica a un procesador, también parte del sensor, el cual analiza las salidas recibidas de la sonda sensora. Tal procesador está acoplado a una interfaz del usuario, que contiene de manera típica un dispositivo indicador, el cual señala cuando la concentración de un analito ha excedido los valores umbral.

Muchos sensores emplean un componente sensor que es una película sensora. Muchas películas sensoras se dilatan, incrementando su volumen, cuando están en la presencia de los analitos. Varios sensores disponibles en la técnica, utilizan los cambios físicos en la película sensora para determinar la concentración del analito presente. Tales sensores pueden incluir sensores ópticos, tales como sensores de fibra óptica, en donde un haz de luz se proyecta a través de una fibra óptica en un revestimiento de la película sensora, y se verifican los cambios físicos (por ejemplo, índice de refracción o color) en la película. Tales cambios en el índice de refracción ocurren cuando los analitos son absorbidos y cambian las propiedades físicas del revestimiento (incluyendo cambios volumétricos) . Otros sensores incluyen sensores de las ondas acústicas del sonido (SAWS, por sus siglas en inglés) , los cuales proyectan ondas ultrasónicas a través de la película sensora entre los transductores, y de igual manera, detectan cualesquier modificaciones en las propiedades de la película sensora (principalmente la masa) , traduciendo tales cambios a la concentración del analito presente.

Otro tipo de película sensora, es un sensor conductimétrico, más particularmente, un sensor quimiorresistor con absorción del polímero. Un quimiorresistor con absorción del polímero tiene un sensor de película de polímero expuesto a una atmósfera circundante que contiene analitos objetivo (compuestos químicos) . Se aplica una carga eléctrica a través de la película de polímero. El polímero absorbe los analitos objetivo, y esto da como resultado un cambio volumétrico de la película, y por lo tanto la resistencia eléctrica de la película . Aunque los sensores quimiorresistores actuales se desempeñan de manera adecuada en sus usos pretendidos, son susceptibles de mejoras. Específicamente, la respuesta de detección del sensor es gradual. La resistencia eléctrica del sensor se incrementa gradualmente una vez que la película sensora se ha expuesto al analito. Este incremento gradual puede requerir un largo periodo de tiempo antes de alcanzar un valor umbral más allá del cual, se toma la decisión de apagar la máquina que suministra el analito . En un sistema de detección de la técnica anterior, la resistencia eléctrica de un sensor se incrementa gradualmente después de que el sensor se ha expuesto al analito. La Figura 1, ilustra una gráfica ejemplar de una respuesta de detección típica (R vs . tiempo) de un sistema de detección de la técnica anterior. Lso sistemas anteriores generalmente miden la resistencia eléctrica del sensor durante un periodo de tiempo, lo cual requiere un largo periodo de tiempo antes de que un usuario que utiliza el sensor sea informado de que el sensor ha alcanzado un valor umbral Ru,,,. Como se muestra en este ejemplo, el valor umbral del sensor, si se selecciona para que sea el doble de su valor nominal, resultaría en un tiempo de respuesta de > 1400 segundos. La detección de la velocidad de flujo del agua, es también importante en muchas aplicaciones, incluyendo, por ejemplo, la detección de si la cantidad de agua que es distribuida en la máquina para hacer hielo de un refrigerador excede los limites de desbordamiento. La velocidad de flujo del agua se detecta por sensores que operan de acuerdo con diferentes mecanismos de detección, conocidos en la técnica, tales como termoanemómetros . Los termoanemómetros tradicionales incluyen, de manera típica, un sensor de temperatura anemométrico, colocado en una corriente de agua, para medir la temperatura corriente abajo y otro sensor de temperatura anemométrico colocado en la corriente de agua para medir la temperatura corriente arriba. Los sensores de temperatura anemométricos pueden ser termistores calentados internamente, termistores calentados externamente, u otros tipos de sensores de temperatura . El sensor anemométrico que mide la temperatura corriente arriba, compensa cualesquier fluctuaciones en las temperaturas del agua que puedan desviar la lectura del sensor anemométrico que mide la temperatura corriente abajo. El termoanemómetro sustrae la temperatura corriente arriba de la temperatura corriente abajo para determinar la velocidad de flujo. Utilizando varias ecuaciones y principios sensores térmicos, tales como el Efecto Seebeck, el resultado de la temperatura es correlacionado a una velocidad de flujo. Pueden utilizarse otros métodos para medir la velocidad de flujo del agua, tales como, medir la pérdida de calor de una fuente de calor (fuente de calor que calienta los termistores) , que está expuesta al flujo de fluido y utilizar las ecuaciones y principios apropiados para correlacionar la medición de temperatura a una velocidad de flujo. En una aplicación que utiliza la tecnología de la técnica anterior, tal como el ejemplo de la máquina para hacer hielo del refrigerador, la cantidad de agua distribuida, depende de la presión en la línea, la cual determina la velocidad de flujo del agua una vez que la válvula es abierta. Si el flujo de agua es temporizado, entonces el volumen distribuido a la charola para hielos puede variar de manera significativa. Midiendo la velocidad de flujo justo después de abrir la válvula de distribución de la máquina para hacer hielo, es posible llenar de manera más exacta la charola para hielo hasta un nivel apropiado cada vez. Sin embargo, a velocidades de flujo altas, de más de 0.04725 1/s (0.75 GPM) , la válvula sólo debe abrirse durante un periodo de tiempo corto, y la medición del flujo debe tener lugar en menos de 2 segundos después de que la válvula se abra. Esto se logra midiendo la temperatura (T) de la fuente de calor del termoanemómetro con el tiempo (t) , como se hace en la técnica anterior. Puesto que toma un largo periodo de tiempo para que la temperatura (T) de la fuente de calor alcance un valor de estado estacionario, los termoanemometros tradicionales con frecuencia son inadecuados para estas aplicaciones. La Figura 2, ilustra una gráfica ejemplar de una respuesta típica (Temperatura vs . tiempo) del sistema de la técnica anterior. Cuando la temperatura (T) se gráfica versus el tiempo (t) , el valor de estado estacionario para T no se alcanza hasta 1.5 a 2.0 segundos después de que se abre la válvula de agua . En este ejemplo, la temperatura se midió tanto a una velocidad de flujo de 0.00945 1/s (0.15 GPM) como de 0.04725 1/s (0.75 GPM) . Existe la necesidad de una técnica de acondicionamiento de una señal para mejorar el tiempo de respuesta de un dispositivo sensor, tal como un sensor quimiorresistor y un sensor de flujo del agua, mejorando así el tiempo de respuesta de la reacción para el usuario del sensor.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se proporciona un dispositivo sensor. El dispositivo sensor comprende una sonda sensora; una película sensora colocada en un extremo de la sonda sensora, la película sensora tiene una resistencia eléctrica que está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de una condición predeterminada; medios para medir la resistencia eléctrica de la sonda sensora durante un periodo de tiempo, y generar una primera señal que corresponde a las mediciones de la resistencia eléctrica, y diferenciar la primera señal, y generar una segunda señal que corresponde al diferencial de la primera señal; y medios para comparar la segunda señal con un valor umbral, y a continuación, generar una tercera señal si la segunda señal excede el valor umbral . En otro aspecto de la presente invención, el dispositivo sensor comprende: una sonda sensora; un componente eléctrico que tiene una resistencia eléctrica conectada eléctricamente a la sonda sensora, la resistencia eléctrica del componente eléctrico, está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de una condición predeterminada; y un dispositivo de control conectado eléctricamente al componente eléctrico, el dispositivo de control para medir la resistencia eléctrica del componente eléctrico durante un periodo de tiempo, y generar una primera señal que corresponde a las mediciones de la resistencia eléctrica, y determinar una velocidad de cambio de la primera señal, y generar una segunda señal que corresponde a la velocidad de cambio de la primera señal, y comparar la segunda señal con un valor umbral . Las áreas adicionales para la aplicabilidad de la presente invención, se volverán evidentes a partir de la descripción detallada proporcionada de aquí en adelante. Deberá entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican la modalidad preferida de la invención, son para propósitos de ilustración únicamente y no pretenden limitar el alcance de la invención .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención se entenderá más completamente a partir de la descripción detallada y de los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 es una gráfica ejemplar de la respuesta de detección de un sistema sensor quimiorresistor de la técnica anterior; La Figura 2 es una gráfica ejemplar de la respuesta de un sistema sensor del flujo del agua de la técnica anterior; La Figura 3 es un diagrama de bloques de un sensor quimiorresistor; La Figura 4 es una ilustración esquemática de una sonda de un sensor quimiorresistor ejemplar, que puede utilizarse de acuerdo con la presente invención; La Figura 5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 5-5 de la Figura 4; La Figura 6 es una vista detallada de una región de una película sensora ejemplar; La Figura 7 es un diagrama de flujo que muestra los pasos de operación del sensor quimiorresistor de la presente invención; La Figura 8 es una gráfica ejemplar de la respuesta de detección mejorada del sensor quimiorresistor de la presente invención; La Figura 9 es una configuración del diferenciador básico de la presente invención ,- La Figura 10 es una configuración de un circuito diferenciador en puente de 4 alambres de la presente invención; La Figura 11 es un diagrama de bloques de un sensor del flujo del agua; La Figura 12 es una ilustración esquemática de un tubo sensor del flujo del agua ejemplar, que puede utilizarse de acuerdo con la presente invención; La Figura 13 es una vista en sección transversal de la Figura 12 ; La Figura 14 es una vista frontal del tubo sensor del flujo del agua; La Figura 15 es el diagrama de circuitos de un inserto de un tablero de circuitos impresos en el sensor de flujo del agua; La Figura 16 es un diagrama de flujo que muestra los pasos de operación del sensor de flujo del agua; La Figura 17 es una gráfica ejemplar de la respuesta mejorada del sensor de flujo del agua de la presente invención; y La Figura 18 es una gráfica ejemplar de la respuesta normalizada del sensor de flujo versus la velocidad de flujo real.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAB MODALIDADES PREFERIDAS La siguiente descripción de las modalidades preferidas es meramente ejemplar en naturaleza, y de ninguna manera pretende limitar la invención, sus aplicaciones o usos. La presente invención proporciona una técnica de acondicionamiento de una señal para mejorar el tiempo de respuesta de un dispositivo sensor. En una primera configuración de una modalidad preferida, la técnica de acondicionamiento de la señal se emplea en un sensor quimiorresistor mejorado de la presente invención. Específicamente, una unidad de control con un programa de lenguajes y programas se acopla a una sonda detectora del sensor quimiorresistor para medir directamente la resistencia eléctrica de la sonda sensora, y determinar la velocidad de cambio de la resistencia eléctrica de la sonda, conforme la sonda detecta los analitos circundantes. Una segunda configuración de la modalidad preferida, incorpora un circuito diferenciador básico, utilizado para diferenciar directamente la resistencia eléctrica de la sonda. Una tercera configuración de la modalidad preferida, incorpora un circuito diferenciador en puente de cuatro alambres, el cual es una mejora del circuito diferenciador básico. En una modalidad preferida alterna, la técnica de acondicionamiento de la señal se emplea en un sensor de flujo del agua mejorado de la presente invención. De manera específica, la unidad de control está acoplada a un inserto de un tablero de circuitos impresos (PCB, por sus siglas en inglés) , del sensor de flujo del agua, para medir la temperatura de los termistores montados en el inserto del PCB, y diferenciar las mediciones de temperatura para mejorar el tiempo de respuesta del sensor. La unidad de control es operativa para correlacionar la derivada de las mediciones de temperatura en una velocidad de flujo, utilizando ecuaciones y principios de velocidad de flujo bien conocidos, los cuales se describen adicionalmente a continuación. La técnica de acondicionamiento de la señal empleada en el quimiorresistor y el sensor de flujo del agua de la presente invención, mejoran la respuesta de detección de los sensores, mejorando asi el tiempo de reacción para el usuario de los sensores. La Figura 3 describe generalmente los componentes principales de un sensor quimiorresistor ejemplar en 10. El sensor 10, está comprendido generalmente de una sonda del sensor quimiorresistor 12, una unidad de control 14, y una interfaz del usuario 16. La sonda sensora 12, interactúa con un medio externo 17 para detectar la presencia de analitos, o composiciones químicas objetivo 18. La sonda sensora 12 genera una señal de salida sin analizar 19a basada en la detección continua de los analitos 18 en el medio externo 17. La señal de salida sin analizar 19a se procesa por la unidad de control 14. La unidad de control 14 transmite una señal de salida calculada 19b a la interfaz del usuario 16, para retransmitir los análisis de la señal de salida sin analizar 19a de la sonda sensora 12. La interfaz del usuario 16 proporciona la información a un usuario externo acerca del sensor 10, y puede variar desde una simple señal de alarma a una pantalla computarizada compleja. Refiriéndose generalmente a la Figura 4, se muestra un ejemplo de una sonda del sensor quimiorresistor con absorción del polímero 12, compatible con las composiciones de la película sensora de las enseñanzas de la presente invención. La sonda sensora 12, generalmente incluye un alojamiento del sensor 20, una película sensora conductora 22, que cubre una porción del alojamiento del sensor 20 (Figuras 4 y 5) , un par de electrodos 24 están colocados opcionalmente debajo de, y unidos a las terminales del sensor 26, y una tapa protectora 28. En lugar de los electrodos, es factible una modalidad de un sensor alterno, en donde las terminales 26 sobresalen de la película sensora 22, y sirven para una función similar a la de los electrodos 24 (es decir, suministrar la corriente a través de la película sensora 22) . El alojamiento del sensor 20 incluye una porción con un primer diámetro 30 y una porción con un segundo diámetro 32, en donde la porción con el primer diámetro es más pequeña en diámetro que la porción con el segundo diámetro. La porción con el primer diámetro 30 incluye una región sensora 34. La región sensora 34 está comprendida de dos aberturas 36, localizadas dentro de una primera superficie de control 38 de la región sensora 34. Entre las aberturas 36, está una segunda superficie de control 40 rebajada, que se extiende a través de la región sensora 34. La segunda superficie de control 40 está ligeramente rebajada por debajo de la primera superficie de control 38.

Como se muestra mejor en la Figura 5, una vista en sección transversal a lo largo de la linea 5-5 de la Figura 2, cada electrodo 24 se asienta encima de las aberturas 36. Las terminales 26 están unidas a los electrodos 24 y se extienden a través de la porción con el primer diámetro 30 y la porción con el segundo diámetro 32. Las terminales 26 sobresalen del alojamiento 20 en un lado inferior 42 de la porción con el segundo diámetro 32. Los electrodos 24 y las terminales 26, están hechas de un material eléctricamente conductor, de manera preferida, un metal. Con referencia específica a la Figura 5, los electrodos 24 comprenden cada uno una placa porosa horizontal o malla 44, que está paralela a la primera superficie de control 38 y que iguala aproximadamente el ancho de la abertura vertical 36. Cada electrodo 24 está conectado para establecer una trayectoria eléctricamente conductora a la terminal 26. Con referencia renovada a la Figura 5, una primera porción horizontal 46 de la terminal 26 hace contacto directo o indirecto con la porción de la película sensora 22 asentada dentro de las aberturas 36, para detectar los cambios en la resistencia de la película sensora 22. Una primera porción vertical 48 se extiende desde la primera porción horizontal 46. La primera porción vertical 48 se extiende a través de la porción con el primer diámetro 30 y hacia la porción con el segundo diámetro 32, en donde la primera porción vertical 48 transiciona a una pata con base doblada terminal interna que termina en las terminales 52 (es decir, conductores de extremo) . En el punto de transición entre la primera porción vertical 48 hacia la pata con la base doblada terminal interna 50, las terminales 26 tienen una abertura 54. La abertura 54 recibe una varilla de alineación (no mostrada) , durante la fabricación, para permitir una alineación más precisa de los electrodos 24 dentro del alojamiento 20. El uso de la varilla de alineación durante el proceso de moldeo, da como resultado la formación de un orificio pasante 56 dentro del lado interior 42 del alojamiento 20. La pata con la base doblada terminal interna 50 se extiende hacia las terminales externas 52, las cuales se extienden desde el lado inferior 42 de la porción con el segundo diámetro 32. Las terminales externas 52, se extienden desde el alojamiento 20 hasta una longitud adecuada para permitir interconectar los conductores a una salida correspondiente (no mostrada) de un dispositivo de alerta adecuado, tal como una alarma. Como se observa mejor en la Figura 6, la vista detallada de la región sensora 34 de las Figuras 4 y 5, la película sensora 22, comprende un polímero 60 con partículas conductoras 62 dispersas a través. Las terminales 26 se extienden a través de un cuerpo 64 del alojamiento de la sonda sensora 20 y están conectadas eléctricamente a los electrodos 24. Los electrodos 24, sobresalen hacia la región sensora 34 y hacia la película sensora 22. De manera preferida, los electrodos 24 están situados cerca de la superficie y, además, a través de la película sensora, para una distribución uniforme de la corriente. Una configuración preferida de la película sensora 22, incluye partículas eléctricamente conductoras 62 distribuidas homogéneamente (por ejemplo, de manera uniforme) , a través del cuerpo de la película sensora 22 que forma un aglomerante polimérico eléctricamente conductor 66. "Aglomerante", se refiere generalmente a un sistema polimérico que tiene partículas de relleno distribuidas a través dentro del polímero. El aglomerante conductor de la película sensora 66 se asienta en la primera superficie de control 38, de manera que el aglomerante 66 llena las aberturas 36 y abarca la superficie de control central 40. El aglomerante 66, llena las aberturas 36 de manera que el aglomerante 66 está en contacto eléctrico directo o indirecto con ambos de los electrodos 24. Tras la exposición del aglomerante 66 a los analitos objetivo, el volumen del aglomerante 66 se incrementa por dilatación. El polímero 60 de la película sensora 22, puede ser cualquier polímero que absorba fácilmente un analito o compuesto químico objetivo, a través de la interfaz de gas-sólido que ocurre entre la superficie de la película sensora 22 y el gas circundante en el medio externo 17 (Figura 3), a una velocidad que sea relativamente proporcional a la concentración del analito en el gas circundante. Así, puede hacerse una correlación entre la cantidad del analito absorbido y la concentración del analito en el gas circundante. En la sonda sensora 12 ejemplar descrita, el cambio en el volumen de la película sensora 22, se correlaciona con la concentración del analito presente en el gas, y se relaciona además con la resistencia de la película sensora 22. De particular interés es el periodo de tiempo, conocido como el tiempo de respuesta de detección, en la cual un usuario del sensor puede ser informado de la presencia del analito 18. Se contemplan varias técnicas de acondicionamiento de la señal en la presente invención, y se discuten adicionalmente a continuación . Se prefiere que la película sensora consista de silicona rellena con negro de humo, la cual se dilata en la presencia de analitos. El incremento en la resistencia de la película sensora es dependiente, por lo tanto, de las propiedades de dilatación de la silicona rellena con negro de humo. Deberá entenderse que varios tipos de polímeros pueden utilizarse en la presente invención, tales como, por ejemplo, polímeros basados en siloxano. Refiriéndose nuevamente a la Figura 3, se muestra una primera configuración de la modalidad preferida. La sonda sensora 12 está acoplada a la unidad de control 14. La unidad de control 14 mide y procesa la señal de salida sin analizar 19a, representativa de la resistencia eléctrica del sensor, de la sonda sensora 12. La interfaz del usuario 16 está acoplada a la unidad de control 14 para mostrar la respuesta de detección (definida como resistencia R, o su derivada dR/dt versus el tiempo) , medida por la unidad de control 14 de manera gráfica o numérica. La interfaz del usuario 16, puede ser cualquier interfaz adecuada, tal como, por ejemplo, un monitor de computadora. Sin embargo, como se mencionó, cualquier dispositivo indicador, tal como, por ejemplo, un zumbador o una luz roja pueden emplearse para informar al usuario del sensor la presencia del analito 18, o si la concentración del analito 18 ha excedido el umbral. Deberá entenderse que la unidad de control 14 puede ser cualquier procesador adecuado bien conocido en la técnica. La Figura 7 es un diagrama de flujo que muestra los pasos de operación del sensor quimiorresistor 10. El quimiorresistor empieza en el paso 80. En el paso 82, la sonda sensora 12 detecta el analito 18. En el paso 84, la unidad de control 14 mide la resistencia eléctrica R de la sonda sensora 12. A continuación, la unidad de control 14 diferencia numéricamente (dR/dt) las resistencias eléctricas medidas de la sonda sensora 12, tomando puntos sucesivos de las mediciones de la resistencia eléctrica, sustrayendo uno del otro, a continuación dividiendo la diferencia de la resistencia en la diferencia del tiempo entre puntos sucesivos en el paso 86. Finalmente, la interfaz del usuario 16 representa los resultados calculados, representativos de las mediciones derivadas de la resistencia, enviadas por la unidad de control 14, para informar al usuario del sensor 10 la presencia del analito 18 en el paso 88. El procesamiento de los pasos 82 a 88 es continuo. La duración de cada ciclo {secuencia de pasos 82-88), depende de las capacidades de procesamiento de la unidad de control 14. Estas capacidades incluyen, entre otras, su velocidad y resolución.

Además de la medición y diferenciación de las resistencias eléctricas hechas en los pasos 84 y 86, la unidad de control 14 también es capaz de comparar las mediciones diferenciadas de la resistencia eléctrica con un valor umbral . El valor umbral es un valor predeterminado que representa una cantidad de analitos objetivo 18, considerada como dañina al sistema en el cual se emplea el sensor 10. Como tal, el usuario del sensor 10 será informado cuando las mediciones diferenciadas de la resistencia eléctrica excedan el valor umbral. De manera alterna, la unidad de control 14 parará automáticamente el sensor 10 o todo el sistema cuando las mediciones diferenciadas de la resistencia eléctrica excedan el valor umbral . Refiriéndose ahora a la Figura 8, se muestra una gráfica ejemplar de la respuesta de detección del sensor quimiorresistor 10, utilizando la técnica de diferenciación como se describió anteriormente. Tomando la derivada numérica de las mediciones de la resistencia eléctrica tomadas de la unidad de control 14, permite al sensor 10 proporcionar una respuesta en estado estacionario en un corto periodo de tiempo (en este ejemplo, -200 segundos desde el momento en que la sonda sensora 12 detecta el analito 18 al momento en que la sonda sensora 12 alcanza un valor umbral) . Un nivel umbral para dR/dt, puede elegirse en consecuencia (en este caso, 8.0 ohms/ segundo, por ejemplo) , punto en el cual, una alarma debería dispararse. Esta técnica de diferenciación en tiempo real generalmente dará como resultado una mejora de al menos un orden de magnitud en el tiempo de respuesta de detección del sensor 10. Aunque se describe un tiempo de -200 segundos, deberá entenderse que el tiempo de respuesta de la detección puede mejorarse adicionalmente utilizando diferentes tipos de sensores . En una segunda configuración de la modalidad preferida, la sonda sensora 12 incorpora un circuito diferenciador básico 100, como se muestra en la Figura 9. El circuito diferenciador 100, como es bien sabido en la técnica, genera un voltaje de salida que es proporcional a la velocidad a la cual el voltaje de entrada está cambiando. La sonda sensora 12 está representada como un RFVS- El resistor RFvs, está acoplado en serie con un resistor fijo Ri y un suministro de voltaje Vcc. El resistor RFVS y el resistor Ri, están acoplados en paralelo con el circuito diferenciador 100. El circuito diferenciador 100 comprende generalmente un amplificador operacional (op-amp) 102, resistores fijos Rj , Ra y Rc< y capacitores fijos Cd y Ci . El op-amp 102 incluye terminales de entrada 104a, 104b, constituyen una entrada diferencial. La terminal 104a está marcada con un signo menos, y es llamada normalmente la terminal negativa. La terminal 104b está marcada con un signo positivo y es llamada normalmente la terminal positiva. Las terminales 104a, 104b, son definidas como positivas con respecto a tierra. La terminal 104b está conectada al resistor Rc. El resistor Rc está acoplado a tierra, proporcionando por lo tanto una trayectoria a tierra para una corriente del op-amp 102. El op-amp 102 incluye adicionalmente una terminal de salida 106 con un voltaje de salida de un solo extremo V0. Deberá entenderse que la terminal superior puede ser la terminal de entrada positiva y la inferior negativa, dependiendo de la aplicación . En operación, la sonda sensora 12 detecta el analito 18, incrementando la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12. El incremento en la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12, hace que el valor del voltaje de entrada Vin del op-amp 102, cambie de acuerdo con la siguiente ecuación: VLN = Vcc * (Ri/(Ri + RFVS) ) El voltaje de entrada Vin, varía conforme la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12 cambia. Así, la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12 es una función del voltaje de entrada Vin del circuito diferenciador 100. El voltaje de salida V0 del op-amp 102, será aproximadamente igual a : El voltaje de salida V0 del op-amp 102, también es una función de la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12. El voltaje de salida VQ, se calcula tomando la derivada del voltaje de entrada Vin y multiplicándola por el valor negativo del resistor ¾ y el valor del capacitor Cd. El voltaje de entrada V±n y el voltaje de salida VQ, son ambos dependientes de los cambios en la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12, la cual se correlaciona con la concentración del analito 18. Ligeros cambios en la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12, tendrán impacto en el voltaje de entrada Vln, y por lo tanto, el voltaje de salida V0. El circuito diferenciador 100 es otra manera de mejorar el tiempo de respuesta de detección del sensor 10. Deberá entenderse que el circuito diferenciador 100 puede implementarse como se describió anteriormente o lograrse estrictamente a través de los lenguajes y programas incluidos en la unidad de control 14. En una tercera configuración de la modalidad preferida, el circuito diferenciador 100, está incorporado en un circuito en puente de 4 alambres 110, como se muestra en la Figura 10. El circuito en puente de 4 alambres 110, comprende los resistores ¾, R2, R3 y RFvs · El resistor RFVs representa la resistencia eléctrica de la sonda sensora 12. El circuito en puente de 4 alambres 110, se utiliza para que el voltaje de salida V0 no se afecte por las fluctuaciones del suministro de voltaje Vcc, lo cual puede ocurrir. En tal caso, el voltaje de entrada Vin cambiará de acuerdo con la siguiente ecuación: VIN = VCC * [(Ri/(Ri + RFVS)) - (R3/ (R2+R3) ) ] Así, si la relación de (Ri (RI+RFVS) ) se elige para que sea aproximadamente igual a (R3/ (R2+R3 ) ) , el voltaje de entrada Vln y el voltaje de salida V0 no serán sensibles a pequeños cambios en Vcc . En una modalidad alterna, la sonda sensora 12 puede comprender una unidad autocontenida que produzca una salida digital, que indique la satisfacción de una condición predeterminada, tal como la presencia del analito objetivo en una concentración específica. A este respecto, la sonda sensora 12' misma, incorpora cualquier elemento físico y/o lenguajes y programas que puedan ser necesarios para medir la resistencia eléctrica de la película sensora con el tiempo, determinando la velocidad de cambio en las mediciones de la resistencia eléctrica, comparando la velocidad de cambio con un valor umbral predeterminado, y generando una salida correspondiente. Los elementos físicos y/o lenguajes y programas que pueden incorporarse en la sonda sensora 12', generalmente pueden incluir un módulo de medición, un diferenciador , un comparador y un generador de señal. El módulo de medición realiza la función de medir la resistencia eléctrica de la película sensora con el tiempo, el diferenciador se utiliza para determinar la velocidad de cambio de las mediciones de la resistencia eléctrica, el comparador se utiliza para comparar el diferencial con el valor umbral y el generador de señal genera la salida correspondiente. En un sensor que incluya la sonda sensora 12', la sonda sensora 12' está en comunicación directa con la interfaz del usuario 16. En consecuencia, la sonda sensora 12' puede ser operativa para proporcionar una salida directamente a la interfaz del usuario 16, que sea indicativa de si la condición predeterminada que la sonda sensora 12' se utiliza para medir, de hecho, ha excedido el valor umbral. Deberá entenderse que las funciones de medición, diferenciación, comparación y generación también pueden realizarse por alguna combinación de la sonda sensora 12' y el dispositivo de control 14.

En una modalidad preferida alterna, la técnica de acondicionamiento de la señal se emplea en un sensor de flujo del agua 120. La Figura 11 describe generalmente los componentes principales de un sensor del flujo del agua ejemplar en 120. El sensor del flujo del agua 120 comprende generalmente un inserto de un Tablero de Circuitos Impresos (PCB) 124, una unidad de control 14, y una interfaz del usuario 16. Tanto el sensor quimiorresistor 10 como el sensor de flujo del agua 120 emplean la unidad de control 14 y la interfaz del usuario 16. El inserto de PCB 124, está colocado de manera típica en un medio de agua 125, para detectar la velocidad del flujo del agua 126. El inserto de PCB 124 genera una señal de salida 128a, basada en la detección continua de la velocidad de flujo del agua 126 en el medio de agua 125. La señal de salida 128a se procesa por la unidad de control 14. La unidad de control transmite una señal de salida calculada 128b a la interfaz del usuario 16, para retransmitir los análisis de la señal de salida 128a del inserto de PCB 124. La interfaz del usuario 16 proporciona la información al usuario externo acerca del sensor del flujo del agua 120, y puede variar desde una simple señal de alarma a una pantalla computarizada compleja. Refiriéndose generalmente a la Figura 12, se muestra una modalidad e emplar de un tubo sensor de flujo del agua 129 que encierra el inserto de PCB 124 de la presente invención. El tubo sensor de flujo del agua 129, comprende generalmente un primer y segundo alojamientos 130, 132 respectivamente. El primer alojamiento 130, de manera típica, está en la forma de un tubo cilindrico anular que tiene bridas anulares 134, y adaptadas para recibir el flujo de agua 126. Las bridas anulares 134 sirven para propósitos de conexión, por ejemplo, la conexión a una válvula de agua a través de mangueras flexibles. El segundo alojamiento 132, es de manera típica, un tubo de flujo de plástico térmicamente conductor que encierra/encapsula el inserto de PCB 124, protegiendo los componentes del inserto de PCB 124 de la humedad y la corrosión. Deberá entenderse que el primer y segundo alojamientos 130, 132 respectivamente, pueden hacerse de varios tipos de polímeros térmicamente conductores, tales como, por ejemplo, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliacetileno, poliparafenileno , polipirrol y polianilina. Los rellenos minerales y/o de vidrio, mezclados con estos polímeros base, han mostrado mejorar en gran medida la conductividad térmica del material . Tal material es Konduit MT-210-14 de GE/LNP. Refiriéndose generalmente a las Figuras 13-15, se muestran los detalles del inserto de PCB 124 de la presente invención. El inserto de PCB 124, incluye generalmente una porción superior e inferior que comprende un circuito en puente 136. El circuito en puente 136 comprende generalmente resistores de calentamiento Rla, Ra, resistores en puente fijos R3a, R4a, termistores Tla, T2a, clavijas 1/0 Pi , P2, P3, P4, P5, una fuente de voltaje Vcc, y una fuente de voltaje del calentador VH. De manera específica, la porción inferior del inserto de PCB 124, la cual está sometida al flujo de agua 126, incluye los termistores Tia, T2a y los resistores de calentamiento Ria/ R2a. La porción superior del inserto de PCB 124, incluye resistores en puente fijos R3a, R4a y clavijas I/O Pi, P2, P3, P4, P5. Deberá entenderse que el número de termistores y resistores del calentador puede variar dependiendo de la aplicación. Como un ejemplo, el termistor T2a podría reemplazarse con un resistor fijo, y el resistor del calentador R2a podría omitirse en las aplicaciones en donde no se requiere una sensibilidad mejorada. Además, el resistor del calentador Rla (y/o R2a) y la fuente de voltaje VH pueden omitirse en las aplicaciones en donde el termistor Tia (y/o T2a) , puede ser autocalentado internamente . Refiriéndose a la Figura 13, el inserto de PCB 124 está colocado generalmente perpendicular con respecto a la dirección de flujo de fluido que va a través del primer alojamiento 130 y dentro del segundo alojamiento 132. La porción superior del inserto de PCB 124 se extiende ligeramente por encima del segundo alojamiento 132 y una porción intermedia de la porción inferior del inserto de PCB 124, se extiende ligeramente por debajo del primer alojamiento 130. El primer alojamiento 130 está adaptado para recibir un flujo de agua 126, el cual, a su vez, fluye más allá del segundo alojamiento 132. La forma de la sección transversal del alojamiento 132 puede conformarse de manera que los vórtices de agua (y el impacto nocivo asociado en la transferencia de calor) , se reducen al mínimo o se eliminan. Refiriéndose generalmente a la Figura 15, se muestra una configuración del circuito en puente ejemplar 136 de los componentes del inserto de PCB 124. El resistor R3a está acoplado en serie con el termistor T2a y la fuente de voltaje Vcc . El termistor ia está acoplado en serie con el resistor R4a y la fuente de voltaje Vcc . Juntos, el resistor R3a y el termistor T2a están acoplados en paralelo con el termistor Tla y el resistor R4a. El resistor del calentamiento Rla es energizado mediante el voltaje de suministro VH y proporciona calor al termistor Tia. El resistor de calentamiento R2a, también es energizado por el voltaje de suministro VH y proporciona calor al termistor T2a. Conductores independientes están acoplados a cada uno de los termistores Tla, T2a, para proporcionar un voltaje de salida Vout- representativo de la diferencia de potencial del voltaje entre las dos ramas del circuito en puente de 4 alambres. En este ejemplo, las clavijas Pi y P2 son los conductores en los cuales se mide el voltaje de salida Vout-La clavija P3 proporciona el voltaje VH a los resistores de calentamiento Rla, R2a. La clavija P4 va al suministro de voltaje Vcc del circuito en puente 136. La clavija P5 está conectada a tierra. En una primera configuración de la modalidad alterna preferida, el inserto de PCB 124 está acoplado a la unidad de control 14, como se muestra en la Figura 11. De manera específica, los conductores que vienen de las clavijas Pi y P2 del inserto de PCB 124, se acoplan a la unidad de control 14. La unidad de control 14 se utiliza para medir y analizar la señal de salida 128a, representativa de la pérdida de calor de los termistores Tía, T2a, basada en la velocidad de flujo del agua 126. La interfaz del usuario 16 está acoplada a la unidad de control 14 para representar la respuesta medida por la unidad de control 14 de manera gráfica o numérica. La Figura 16 es un diagrama de flujo que muestra los pasos de operación del sensor de flujo del agua 120. El sensor de flujo del agua inicia en el paso 140. En este paso, los termistores Tia y T2a se calientan por los resistores de calentamiento Ria, R2a y la fuente de voltaje VH durante un periodo de tiempo finito, haciendo que la temperatura de los termistores ia y T2a se eleve. En el paso 142, el inserto de PCB 124 detecta el flujo de agua 126 que fluye a través del tubo de flujo del sensor de agua 129, disminuyendo la temperatura de los termistores Tia y T2a. El voltaje de salida Vout medido entre las dos ramas del puente de 4 alambres se mide en el paso 144. A continuación, la unidad de control 14 diferencia (dVout/dt) , las mediciones del voltaje de salida, representativas de la temperatura de los termistores Ta y T2a, tomando puntos sucesivos de las mediciones del voltaje de salida, sustrayendo uno del otro, y dividiendo la diferencia del voltaje de salida dV0Ut por el intervalo de tiempo dt entre las mediciones sucesivas en el paso 146. En el paso 148, la unidad de control 14 normaliza las mediciones de temperatura, y las convierte en una velocidad de flujo. Finalmente, la interfaz del usuario 16 representa la velocidad de flujo del agua detectada 126 en el paso 150. El procesamiento de los pasos 140 a 150 es continuo. La duración de cada ciclo (Secuencia de los pasos 142 - 150), depende de las capacidades de procesamiento de la unidad de control 14. Estas capacidades incluyen, entre otras, su velocidad y resolución. En el ejemplo anterior, el voltaje de salida diferencial (Vout) del puente del circuito 136, está correlacionado con el valor de la resistencia de los termistores (Rntc) de acuerdo con la siguiente ecuación: Rntc — Rfija * (Vcc ~ Vout ) / (Vcc + Vout ) Se supone que ambos termistores están a la misma temperatura T = Tla = T2a, Y que R3a = R a = Rfi a. El valor de la temperatura (T) en grados Kelvin, se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación: T = (1 /T0 + In (Rntc/Ro) /ß) _ I En donde la temperatura TQ = 298.15°K (25.15°C), R0 es la resistencia de los termistores a la temperatura T0, y ß es un parámetro intrínseco indicativo de la sensibilidad a la temperatura del termistor. Las mediciones del valor de la temperatura (T) , son diferenciadas y normalizadas a continuación por la unidad de control 14, como se describió anteriormente. Deberá entenderse que el circuito en puente 136, puede evaluarse utilizando varias ecuaciones y principios bien conocidos en la técnica. Más específicamente, la teoría de transferencia de calor predice que tan pronto como inicie el flujo de agua, la temperatura del termistor T empieza a caer bruscamente. Puede demostrarse que la caída de temperatura es exponencial, a saber, puede expresarse como: T - Tfinal = (Tlniclo - Tfinal)exp(-Kt) Donde Tinici0, es la temperatura al inicio del flujo del agua, Tfinai, es la temperatura final en estado estacionario con el flujo de agua, y t es el tiempo después de que inicia el flujo. K en la Ecuación (1) representa la velocidad enfriamiento por el agua, y se considera que es una medida de la sensibilidad del sensor. Puesto que el sensor es enfriado de manera convectiva por el flujo, K es proporcional a la raíz cuadrada de la velocidad del flujo.

En términos de cambio de temperatura con el tiempo (dT/dt), el valor mínimo ocurre poco después del inicio del flujo de agua. De la ecuación anterior, se muestra que el valor máximo es proporcional a K (Tlnicio -Tfinai) · La caída de temperatura (Tinlcio - Tflnai) , se incrementa ligeramente con la velocidad de flujo. Si despreciamos la diferencia en (Tiniclo - Tfinai) , la sensibilidad del sensor se incrementa con K, lo cual significa que la sensibilidad cambia aproximadamente como la raíz cuadrada de la velocidad del flujo. Refiriéndose ahora a la Figura 17, se muestra una gráfica ejemplar de la respuesta del sensor de flujo del agua 120 aplicado en el ejemplo de la máquina para hacer hielo del refrigerador. Tomando la derivada numérica de las mediciones de temperatura tomadas por la unidad de control 14, permite que el sensor de flujo del agua 120, alcance una dT/dt mínima en un corto periodo de tiempo (en este ejemplo, aproximadamente 200 ms después de que se abre la válvula) . Esto es un décimo del tiempo que le toma a la temperatura (T) de la técnica anterior, para alcanzar un valor de estado estacionario. La técnica de diferenciación resultará generalmente en una mejora de un orden de magnitud en el tiempo de respuesta del sensor de flujo del agua 120. Aunque se describe un tiempo de aproximadamente 200 ms, deberá entenderse que el tiempo de respuesta puede mejorarse adicionalmente utilizando diferentes tipos de sensores. La dT/dt mínima se normaliza para calibrar el sensor de flujo del agua versus las velocidades reales del flujo del agua, como se muestra en la Figura 18. El proceso involucra: generar curvas características de dT/dt versus tiempo a varias velocidades flujo (en este caso N = 13); capturar la dT/dt mínima en cada velocidad de flujo; y dividir la dT/dt mínima en cada velocidad de flujo por la dT/dt mínima a la velocidad de flujo más alta esperada en la aplicación. Deberá entenderse que se consideran múltiples configuraciones de la modalidad alterna, tales como, por ejemplo, emplear un circuito diferenciador básico o un circuito en puente de 4 alambres al sensor de flujo del agua, como se hizo con el sensor quimiorresistor . Aunque la operación de diferenciación, discutida anteriormente, fue en el contexto de la derivada de primer orden, deberá entenderse además que pueden producirse derivadas de un orden mayor de la señal de salida del sensor. Se cree que el cálculo de tales derivadas de orden mayor mejora adicionalmente el tiempo de respuesta del sistema sensor. La descripción de la invención es meramente ejemplar en naturaleza y, así, se pretende que las variaciones que no se aparten de lo fundamental de la invención, estén dentro del alcance de la invención. Tales variaciones no deben considerarse como que se apartan del espíritu y alcance de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES !

1. Un método para operar un dispositivo sensor que comprende : proporcionar un sensor que tenga una resistencia eléctrica que está adaptada para cambiar en respuesta a una condición predeterminada; medir la resistencia eléctrica del sensor en un primer momento ; medir la resistencia eléctrica del sensor en un segundo momento; determinar la velocidad de cambio de la resistencia eléctrica entre el primer momento y el segundo momento; y comparar la velocidad de cambio de la resistencia eléctrica contra un valor umbral .

2. El método según la reivindicación 1, que comprende , además : generar una señal a un dispositivo de control si la velocidad de cambio de la resistencia eléctrica excede el valor umbral; e informar a un usuario del dispositivo sensor cuando la señal excede el valor umbral con un dispositivo indicador .

3. El método según la reivindicación 2, que comprende además, representar los resultados de la comparación en un monitor de una computadora, en al menos una de una manera gráfica o numérica.

4. El método según la reivindicación 2, que comprende además, alertar al usuario del dispositivo sensor con al menos una de una señal visual o de audio.

5. El método según la reivindicación 1, en donde el sensor comprende una película sensora que comprende un aglomerante de una pluralidad de silicona rellena con negro de humo.

6. El método según la reivindicación 1, en donde la condición predeterminada es la presencia de un analito objetivo.

7. El método según la reivindicación 1, que comprende además, determinar la derivada de nesir"° orden de la velocidad de cambio, en donde n > 1.

8. Un método para operar un dispositivo sensor que comprende: proporcionar una sonda eléctrica que tiene una resistencia eléctrica que está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de un analito objetivo; medir la resistencia eléctrica de la sonda sensora en un primer momento; medir la resistencia eléctrica de la sonda sensora en un segundo momento ; y generar una señal que representa las mediciones de la resistencia eléctrica.

9. El método según la reivindicación 8, que comprende además : enviar la señal a un dispositivo de control; determinar una velocidad de cambio de la señal con el dispositivo de control; comparar la velocidad de cambio de la señal contra un valor umbral con el dispositivo de control; e informar a un usuario del dispositivo sensor cuando la señal excede el valor umbral con un dispositivo indicador .

10. El método según la reivindicación 9, que comprende además, alertar al usuario con al menos una de una señal visual o de audio.

11. El método según la reivindicación 9, que comprende además, controlar un instrumento cuando la señal excede el valor umbral .

12. El método según la reivindicación 9, que comprende además, determinar la derivada de neslmo orden de la velocidad de cambio, en donde n > 1.

13. Un método para operar un dispositivo sensor que comprende : proporcionar una sonda eléctrica que comprende una película sensora que tiene una resistencia eléctrica que está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de un analito objetivo; medir la resistencia eléctrica de la película sensora en un primer momento; medir la resistencia eléctrica de la película sensora en un segundo momento ; determinar una velocidad de cambio de la resistencia eléctrica entre el primer momento y el segundo momento; y generar una señal que representa la velocidad de cambio de la resistencia eléctrica medida entre el primer y segundo momentos.

14. El método según la reivindicación 13, que comprende además : enviar la señal a un dispositivo de control; y comparar la señal con un valor umbral con el dispositivo de control.

15. El método según la reivindicación 14, que comprende además : informar a un usuario del dispositivo sensor cuando la señal excede el valor umbral; y controlar un instrumento cuando la señal excede el valor umbral .

16. El método según la reivindicación 13, que comprende además determinar la derivada de nésimo orden de la velocidad de cambio, en donde n > 1.

17. Un método para operar un dispositivo sensor, que comprende : proporcionar un componente eléctrico que tiene una resistencia eléctrica adaptada al cambio en respuesta a la presencia de un flujo de un fluido; medir la resistencia eléctrica del componente eléctrico en un primer momento; medir la resistencia eléctrica del componente eléctrico en un segundo momento ; y determinar una velocidad de cambio de la resistencia eléctrica entre el primer momento y el segundo momento .

18. El método según la reivindicación 17, que comprende además: determinar una velocidad de flujo del fluido basado en la velocidad de cambio de la resistencia eléctrica; y comparar la velocidad de flujo del fluido contra un valor umbral.

19. El método según la reivindicación 18, que comprende además : generar una señal a un dispositivo de control cuando la velocidad de flujo del flujo del fluido excede el valor umbral; e informar a un usuario del dispositivo sensor cuando el dispositivo de control recibe la señal.

20. El método según la reivindicación 19, que comprende además, controlar un instrumento cuando el dispositivo de control recibe la señal.

21. El método según la reivindicación 17, en donde el componente eléctrico es un termistor adaptado para cambiar en una resistencia eléctrica basada en la temperatura .

22. El método según la reivindicación 17, que comprende además, determinar la derivada de nésimo orden de la velocidad de cambio, en donde n > 1.

23. Un sensor, que comprende: una película sensora que tiene una resistencia eléctrica que está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de una condición predeterminada; medios para medir la resistencia eléctrica de la película sensora durante un periodo de tiempo; medios para generar una primera señal que corresponde a las mediciones de la resistencia eléctrica; medios para diferenciar la primer señal; medios para generar una segunda señal que corresponde con el diferencial de la primer señal; y medios para comparar la segunda señal con un valor umbral y generar una tercer señal cuando la segunda señal excede el valor umbral .

24. El sensor según la reivindicación 23, que comprende además: medios para representar los resultados de la comparación a un usuario del sensor; y medios para controlar un instrumento cuando se genera la tercer señal .

25. El sensor según la reivindicación 23, en donde el sensor es un sensor quimiorresistor .

26. El sensor según la reivindicación 23, en donde la película sensora es un aglomerante que comprende una pluralidad de silicona rellena con negro de humo.

27. El sensor según la reivindicación 24, en donde los medios para representar los resultados de la comparación a un usuario del dispositivo sensor es un monitor de computadora.

28. El sensor según la reivindicación 23, que comprende además, medios para determinar la derivada de ¿e _a segunda señal, en donde n > 1.

29. Un dispositivo sensor, que comprende: una sonda sensora; un componente eléctrico que tiene una resistencia eléctrica conectada eléctricamente a la sonda sensora, la resistencia eléctrica del componente eléctrico está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de una condición predeterminada; y un dispositivo de control conectado eléctricamente al componente eléctrico, el dispositivo de control para medir la resistencia eléctrica del componente eléctrico durante un periodo de tiempo, y generar una primera señal que corresponde a las mediciones de la resistencia eléctrica, y determinar una velocidad de cambio de la primera señal, y generar una segunda señal que corresponde a la velocidad de cambio de la primera señal, y comparar la segunda señal con un valor umbral.

30. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, en donde el dispositivo de control además, es operativo para controlar un instrumento cuando la segunda señal excede el valor umbral .

31. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, que comprende además, un dispositivo indicador para informar a un usuario cuando la segunda señal excede el valor umbral .

32. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, en donde el componente eléctrico es una película sensora.

33. El dispositivo sensor según la reivindicación 32, en donde la película sensora es un aglomerante que comprende una pluralidad de silicona con negro de humo.

34. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, en donde la condición predeterminada es la presencia de un analito objetivo.

35. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, en donde el componente eléctrico es un termistor que tiene una temperatura que está adaptada para cambiar en base a la presencia de la condición predeterminada .

36. El dispositivo sensor según la reivindicación 35, en donde la condición predeterminada es una velocidad de flujo de un fluido.

37. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, en donde el componente eléctrico está encapsulado por un polímero térmicamente conductor.

38. El dispositivo sensor según la reivindicación 29, en donde el dispositivo de control se utiliza además, para determinar la derivada de nesimo orden de la segunda señal, en donde n = 1.

39. Una sonda sensora que comprende: un componente eléctrico que tiene una resistencia eléctrica conectada eléctricamente a la sonda sensora, la resistencia eléctrica del componente eléctrico está adaptada para cambiar en respuesta a la presencia de una condición predeterminada; un módulo de medición que mide la resistencia eléctrica del componente eléctrico durante un periodo de tiempo y genera una primer señal que corresponde a las mediciones de resistencia eléctrica; un diferenciador que determina una velocidad de cambio de la primer señal y genera una segunda señal que corresponde al diferencial de la primer señal; y un comparador que compara la segunda señal con un valor umbral.

40. La sonda sensora según la reivindicación 39, que comprende además, un dispositivo de control que controla un instrumento cuando la segunda señal excede el valor umbral .

41. La sonda sensora según la reivindicación 39, que comprende además, un dispositivo indicador que informa a un usuario cuando la segunda señal excede el valor umbral .

42. La sonda sensora según la reivindicación 39, en donde el componente eléctrico es una película sensora.

43. La sonda sensora según la reivindicación 42, en donde la película sensora es un aglomerante que comprende una pluralidad de silicona de negro de humo.

44. La sonda sensora según la reivindicación 39, en donde la condición predeterminada es la presencia de un analito objetivo.

45. La sonda sensora según la reivindicación 39, en donde el componente eléctrico es un termistor que tiene una temperatura que está adaptada para cambiar con base en la presencia de la condición predeterminada.

46. La sonda sensora según la reivindicación 45, en donde la condición predeterminada es una velocidad del flujo de un fluido.

47. La sonda sensora según la reivindicación 39, en donde el componente eléctrico está encapsulado por a polímero térmicamente conductor.

48. La sonda sensora según la reivindicación 39, en donde el diferenciador determina además, la derivada de nesimo orden de la segunda señal, en donde n > 1.