Lule Sensores

ALBAÑIL_MIROS, ARRISON_PARRA, COTO_IXTEPAN, MOTA_FIGUEROA, RAVELL_DELGADO.

SENSOR DE TEMPERATURA

INTRODUCCIÓNEn este trabajo habla sobre los sensores de temperatura, el cual sabemos

que la temperatura es una variable crítica utilizada para controlar la calidad de los productos en muchos procesos industriales.

Así los sensores de temperatura por definición tenemos que son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en señales eléctricas que son procesados por equipo eléctrico o electrónico.El sensor de temperatura, típicamente suele estar formado por el elemento sensor, de cualquiera de los tipos anteriores, la vaina que lo envuelve y que está rellena de un material muy conductor de la temperatura, para que los cambios se transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que se conectarán el equipo electrónico.

DESARROLLOLos sensores de resistencia cambian su resistencia eléctrica al cambiar la temperatura. Como

la curva característica no es siempre lineal, la electrónica debe hacer tales correcciones para adquirir la mayor precisión posible. Un sensor de resistencia muy común es el Pt100. El sensor es de platino y tiene una resistencia de 100 ohmios a 0 °C. Por otro lado, los termoelementos usan el denominado efecto Seebeck. Este efecto causa una tensión continua en las conexiones. Como este se encuentra sólo en el rango µV y además es necesario conocer con precisión la temperatura en el punto de medición, la medición con termoelementos es bastante imprecisa. Sin embargo, ofrece ventajas como un tiempo de respuesta corto y permite medir temperaturas muy altas. Los termoelementos pueden ser fabricados de diferentes materiales. Algunos tipos se identifican con letras. (Por ejemplo, tipo K, tipo J, etc.). La diferencia radica en por ejemplo, los rangos de medición.

Características . La resistencia ajustable sirve para controlar manualmente el límite de temperatura o umbral de

disparo del sensor, es decir podemos ajustar la sensibilidad del dispositivo, actuando sobre esta resistencia.

Con el jumper podemos variar la configuración del sensor y así decidir su forma de funcionamiento. Que se active por exceso o por defecto de temperatura.

A. Con la cápsula del jumper quitada, cuando el grado de temperatura no llegue al ajustado, el diodo bicolor tendrá un color rojo y el monocolor estará apagado. No emitirá ninguna señal de salida a la placa.Cuando se supere el umbral de temperatura el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor de naranja. Estará emitiendo señal a la placa.

B. Con la cápsula del jumper puesta, si el grado de temperatura no llega a la del umbral determinado, el diodo bicolor se iluminará de color rojo y el monocolor de naranja. El sensor dará señal a la placa.

En el momento que el grado de temperatura sea superior al ajustado en la resistencia variable, el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor se apagará dejando de enviar señal alguna a la placa.

Los sensores de temperatura detectan pequeñas diferencias entre la temperatura ambiental y la temperatura del objeto en sí.

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Son exactos

Sensibles

Funcionamiento.Aunque estos sensores están midiendo cosas completamente distintas entre sí, todos ellos

operan exactamente de la misma manera, así que cuando comprendas como es que uno de ellos realiza su función, habrás comprendido como funciona cualquier sensor que mida temperatura en cualquier tipo de sistema.A medida que la temperatura de un sensor comienza a elevarse, la señal de voltaje hacia laPCM disminuye. La disminución en la señal de voltaje es ocasionada por la disminución de resistencia eléctrica del sensor. El cambio de resistencia causa que la señal de voltaje caiga.El sensor de temperatura se conecta en serie a una resistencia de valor fijo. La PCM suministra 5 Volts al circuito y mide el cambio en el voltaje entre el valor fijo de la resistencia y el sensor de temperatura.Cuando el sensor esta frío, la resistencia del sensor es alta, y la señal de voltaje es alta también. A medida que el sensor se calienta, la resistencia cae y el voltaje de la señal disminuye. Por la señal de voltaje, la PCM puede determinar la temperatura del fluido anticongelante del motor, la temperatura del aire de admisión o la temperatura del gas EGR.El cable de tierra a masa de los sensores de temperatura siempre está conectado en todo momento en la terminal de tierra para sensores de la PCM. Algo que debes recordar es que a todos los sensores de temperatura que funcionen de este modo se les conoce con el nombre técnico de "termistores".

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Modo de conexión general de sensor de temperatura.

Conexión a la placa controladora

GND +5V E1

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Placa Controladora

Aunque está conectada a la entrada 1, puede conectarse a cualquiera de las 8 existentes


Un ejemplo de la conexión de un sensor es:Se realizara la conexión de un sensor de temperatura NTC: a nivel básico.En este proyecto simularemos cinco estados de aviso de exceso de temperatura, sobre los cuales podríamos conectar cualquier elemento que quisiéramos que actuara llegado dicho nivel, podríamos conectar circuitos de ventilación de manera que si no consiguieran mitigar el exceso de calor llegara un punto que desconectara el sistema que estemos monitorizando. También se va a controlar la temperatura vía puerto serie.Material necesario para este proyecto:

1 x Arduino Uno 1 x Protoboard 1 x NTC 1 x Potenciómetro 10kΩ 5 x Diodos LED 5 x Resistencias 220Ω 1 x Resistencia 1KΩ 1 x Juego de Cables

En la parte de Diseñando el hardware.En este proyecto tenemos que conseguir, mediante una NTCactivar 5 salidas de nuestro Arduino, una de esas salidas nos mostrará que la temperatura está por debajo del nivel crítico, y a partir de ese nivel, irá activando una salida tras otra cada dos grados que aumente la temperatura. Igual se colocara un potenciómetro para ajusta la temperatura.Estructuremos el circuito en tres partes:

Entrada de temperatura ambiente.La manera de conectar este sensor a nuestro circuito va a ser formando un divisor de tensión con su salida a una entrada analógica en el que nuestra NTC será la resistencia inferior, lo que además nos protegerá de un problema que tienen estos sensores, cuando la corriente que circula por él es baja, no tenemos ningún problema, pues la disipación de calor es casi nula pero si la aumentamos, llegamos a un punto en que esa disipación afecta a la resistencia del sensor, por lo que deducimos que la respuesta de una NTC no es lineal sino hiperbólica, pero al colocarlo como un divisor de tensión la variación de tensión Vout va a ser prácticamente lineal.

En cuanto a la otra resistencia que formará el divisor de tensión, se utilizar una de 1KΩ, y sirve para aprovechar el rango de muestreo que nos proporciona Arduino con un consumo de corriente limitado, veamos rápidamente el motivo.

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Sensor de temperatura

NTC 10 K


Entrada de ajuste mínimo de temperatura.Para tener un mando sobre el que ajustar la temperatura mínima, simplemente se colocara un potenciómetro dispuesto como divisor de tensión, a una de las entradas analógicas y utilizaremos su muestreo para mapearlo a nuestro antojo como veremos en la sección de programación.

Salidas.Para las salidas se utilizara la configuración de LED más resistencia.De manera que el esquema eléctrico global nos quedaría así:

Y las conexiones en nuestra protoboard

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En la parte de programaciónSe colocara el código

/* Tutorial # 0005 Arduino Academy - Sensor NTC

Conectamos una NTC a una entrada analógica para controlar cinco salidas en función de la temperatrura.

Además utilizaremos un ponteciómetro para controlar la temperatura a partir de la cual se activarán las salidas

Este proyecto es de dominio público. *///Añadimos la librería math.h#include <math.h>//Pines para los LEDint pinLed1 = 8;int pinLed2 = 9;int pinLed3 = 10;int pinLed4 = 11;int pinLed5 = 12;

//Pines para las entradas analógicasint analogPin1 = 0;int analogPin2 = 1;

//Escala de Avisosint escala = 2;

//Variable para la temperatura de disparodouble tempMin = 0.0;

//Datos para las ecuaciones float Vin = 5.0; // [V] Tensión alimentación del divisorfloat Rfija = 1000; // [ohm] Resistencia fija del divisorfloat R25 = 2800; // [ohm] Valor de NTC a 25ºCfloat Beta = 3900.0; // [K] Parámetro Beta de NTCfloat T0 = 293.15; // [K] Temperatura de referencia en Kelvin

float Vout = 0.0; // [V] Variable para almacenar Voutfloat Rntc = 0.0; // [ohm] Variable para NTC en ohmnios

float TempK = 0.0; // [K] Temperatura salida en Kelvinfloat TempC = 0.0; // [ºC] Temperatura salida en Celsius void setup()

//Comenzamos la comunicación puerto serie Serial.begin(9600);

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//Declaramos pines de salida pinMode(pinLed1, OUTPUT); pinMode(pinLed2, OUTPUT); pinMode(pinLed3, OUTPUT); pinMode(pinLed4, OUTPUT); pinMode(pinLed5, OUTPUT);

//Y los pines de entrada pinMode(analogPin1, INPUT); pinMode(analogPin2, INPUT); void loop() //Primero leemos el pootenciómetro tempMin = analogRead(analogPin2); //Lo mapeamos a valores de -100 a 800 tempMin = map (tempMin, 0, 1023, -100, 800); //Y lo dividimos entre 10 para darle un decimal tempMin = tempMin/10;

//Y lanzamos el ajuste establecido via serie Serial.println("-----------------------------------------------"); Serial.println(); Serial.print("AJUSTE DE TEMPERATURA MINIMA A "); Serial.print(tempMin); Serial.println(" GRADOS CELSIUS"); Serial.println(); Serial.println("-----------------------------------------------");

//Y ahora calculamos la Temperatura //Primero la Vout del divisor Vout=(Vin/1024)*(analogRead(analogPin1));

//Ahora la resistencia de la NTC Rntc=(Vout*Rfija)/(Vin-Vout);

//Y por último la temperatura en Kelvin TempK = Beta/(log(Rntc/R25)+(Beta/T0));

//Y ahora la pasamos a celsius TempC = TempK-273.15;

//Y lo mostramos por puerto serie Serial.println(); Serial.print("LA TEMPERATURA DE LA NTC ES DE "); Serial.print(TempC); Serial.println(" GRADOS CELSIUS"); Serial.println();

//Ahora las comparaciones para las salidas if(TempC < tempMin)

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digitalWrite(pinLed1, HIGH); digitalWrite(pinLed2, LOW); digitalWrite(pinLed3, LOW); digitalWrite(pinLed4, LOW); digitalWrite(pinLed5, LOW); else if (((TempC <= (tempMin + escala)) & (TempC > tempMin))) digitalWrite(pinLed1, HIGH); digitalWrite(pinLed2, HIGH); digitalWrite(pinLed3, LOW); digitalWrite(pinLed4, LOW); digitalWrite(pinLed5, LOW); else if (((TempC<=(tempMin+(escala*2)))&(TempC>tempMin+escala))) digitalWrite(pinLed1, HIGH); digitalWrite(pinLed2, HIGH); digitalWrite(pinLed3, HIGH); digitalWrite(pinLed4, LOW); digitalWrite(pinLed5, LOW); else if ((TempC<=(tempMin+(escala*3)))&(TempC>tempMin+(escala*2))) digitalWrite(pinLed1, HIGH); digitalWrite(pinLed2, HIGH); digitalWrite(pinLed3, HIGH); digitalWrite(pinLed4, HIGH); digitalWrite(pinLed5, LOW); else if (TempC > (tempMin + (escala*4))) digitalWrite(pinLed1, HIGH); digitalWrite(pinLed2, HIGH); digitalWrite(pinLed3, HIGH); digitalWrite(pinLed4, HIGH); digitalWrite(pinLed5, HIGH); //Un pequeño delay para no volver loco al puerto serie delay(500);

Tipos y su funcionamiento:

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Sensor tipo Termistor

Son dispositivos basados en óxidos metálicos semiconductores que exhiben un gran cambio en su resistencia eléctrica cuando se someten a cambios relativamente pequeños de temperatura. Pueden ser de coeficiente de temperatura positivo (PTC) o negativo (NTC), siendo estos últimos los más utilizados. Los termistores PTC se construyen a base de óxidos de bario y titanio, y los NTC a base de óxidos de hierro, cobre, cromo, cobalto, manganeso y níquel dopados con iones de titanio o litio. Para altas temperaturas, se usan óxidos de itrio y circonio. También se dispone de termistores NTC basados en silicio y en películas de carbón.Los termistores pueden adoptar una gran variedad de formas y tamaños, llegando incluso a ser tan diminutos como la cabeza de un alfiler. El tipo de óxidos, las proporciones usadas, y el tamaño físico, determinan los rangos de resistencia y temperatura deseados para el dispositivo.La mayoría de los termistores se diseñan para trabajar en el rango de -50°C a 150°C, aunque en la práctica pueden abarcar desde - 100°C hasta +500°C. Su resistencia base a 25°C está típicamente en el rango de 100Ω a l00kΩ, aunque también se fabrican termistores con valores de R25 tan bajos como 10Ω y tan altos como 40MΩ.Los termistores ofrecen varias ventajas con respecto a las RTD y las termocuplas. Por ejemplo, son más económicos, estables y confiables, proveen un alto grado de intercambiabilidad, pueden hacerse lo suficientemente pequeños para permitir la medición puntual, facilitan la medición remota a través de cables largos y tienen una mayor sensibilidad o respuesta de señal.Los termistores son particularmente adecuados para aplicaciones de baja temperatura sobre rangos limitados.Las termocuplas o termopares, son transductores de temperatura constituidos por dos alambres conductores hechos de metales diferentes y soldados por uno de sus extremos formando una unión. Al calentar esta última, se produce entre los extremos de la termocupla (uniones frías) un voltaje proporcional a la diferencia de temperaturas entre la unión caliente y cualquiera de las uniones frías, las cuales deben estar a una misma temperatura de referencia, generalmente 0°C.

Los elementos de los termopares se fabrican a base de metales y aleaciones metálicas especiales, como platino (Pt), hierro (Fe), cobre (Cu), rodio (Rh), renio (Re), tungsteno(W), cromel, constantán, etc. Los mismos están protegidos mediante una funda o cubierta metálica, generalmente de acero inoxidable, cuyo espesor determina la velocidad de respuesta y la robustez de la sonda.Respuesta y la robustez de la sonda

Dependiendo de la combinación o calibración particular de metales utilizados, las termocuplas reciben diferentes nombres o designaciones. En la tabla se relacionan las características normalizadas de algunos de estos tipos, y en la figura siguiente, la forma como varía el voltaje de salida en función de la temperatura para los más comunes.

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Las termocuplas pueden ser también clasificadas de acuerdo al estilo de la unión de medida. Desde este punto de vista, se habla de termocuplas de unión expuesta, aterrizada o no aterrizada; dependiendo, respectivamente, de si la unión se extiende más allá de la cubierta metálica de protección, o está conectada o aislada eléctricamente a la misma.

Las termocuplas de unión expuesta, en particular, se emplean principalmente para realizar mediciones de temperatura en ambientes no corrosivos y donde se requieren tiempos de respuesta rápidos, particularmente gases estáticos o fluyentes no sometidos a altas presiones.Las termocuplas de unión aterrizada, por su parte, permiten la medición de temperaturas estáticas o de gases o líquidos corrosivos en movimientosometidos a altas presiones. Puesto que la unión está soldada a la cubierta, la respuesta térmica es más alta, pero también la susceptibilidad al ruido.

Finalmente, las termocuplas de unión no aterrizada, se emplean para medir temperatura en ambientes corrosivos o ruidosos donde se requiera un buen aislamiento eléctrico y la velocidad de respuesta no sea crítica.

Además del rango de temperaturas de trabajo, particularmente el límite máximo, otra especificación importante de las termocuplas es su sensibilidad o coeficiente térmico, el cual es relativamente pequeño. Por esta razón, las termocuplas deben ser utilizadas en conjunción con amplificadores de bajo offset para producir voltajes de salida útiles. De cualquier modo, la relación entre voltaje y temperatura no es absolutamente lineal en todo el rango de trabajo. Por tal razón, para obtener una buena precisión, deben emplearse circuitos que compensen las variaciones de temperatura en la unión fría.

Sensores termo resistivos.

También denominados termo resistencias, son dispositivos cuya resistencia cambia a medida que lo hace la temperatura. Los más conocidos son los detectores de temperaturas resistivas o RTD (resistance temperature detectors), basados en materiales metálicos como el platino y el níquel, y los termistores, basados en óxidos metálicos semiconductores.En la conexión tenemos al Montaje de 2 hilos Un hilo de cada extremo de la termo resistencia se conecta a uno de los brazos de un puente wheatstone Es el montaje más sencillo pero presenta el inconveniente que la resistencia de los hilos de la conexión de la termo resistencia al puente, varia cuando varia la temperatura y esta variación puede hacer que la medición sea errónea.

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http://2.bp.blogspot.com/_JQw1qMPMk7U/SgmfemD4XzI/AAAAAAAAAMk/MpQUh22neBc/s1600-h/5.bmp


Sensores termoeléctricos.

Popularmente conocidos como termocuplas o termopares, son dispositivos que producen un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura entre el punto de unión de dos alambres metálicos disímiles (unión caliente) y cualquiera de los extremos libres (unión fría). Este fenómeno se denomina efecto Seebeck.

Sensores monolíticos o de silicio.

Son dispositivos basados en las propiedades térmicas de las uniones semiconductoras (PN), particularmente la dependencia de la tensión base emisor (VBE) de los transistores bipolares con la temperatura cuando la corriente de colector es constante. Generalmente incluyen sus propios circuitos de procesamiento de señales, así como varias funciones de interface especiales con el mundo externo.

Se caracterizan por su pequeño tamaño y son especialmente apropiados para aplicaciones de medición y control de temperatura en el rango de -55°C a +150°C. Además, no requieren de etapas de linealización, amplificación ni compensación externas debido a que incorporan en la misma pastilla sus propios circuitos de procesamiento de señales.La mayoría de sensores de silicio proporcionan como salida un voltaje que varía linealmente con la temperatura en grados Kelvin (°K), Celsius (°C) o Fahrenheit (°F).

Resistencias detectoras de temperatura (RTD).

Las RTD son dispositivos basados en la variación normal que experimenta la resistencia de un conductor metálico puro con la temperatura, como resultado del cambio de su resistividad y sus dimensiones. Esta variación es directa, es decir, que si la temperatura aumenta o disminuye, la resistencia también aumenta o disminuye en la misma proporción. Se dice, entonces, que son dispositivos con coeficiente de temperatura positivo (PTC).

El elemento sensor es típicamente un fino alambre de platino o una delgada película del mismo material aplicada a un sustrato cerámico. Otros metales comúnmente utilizados como elementos sensores son: el níquel, el cobre y el molibdeno.Las RTD, principalmente las versiones de platino, se caracterizan principalmente por su precisión y su amplio rango de temperaturas de operación, el cual se extiende desde -250°C hasta +850°C. Tienen también una sensibilidad, estabilidad y repetibilidad muy altas, y ofrecen una respuesta más lineal que las termocuplas o los termistores.Los valores nominales de resistencia (Ro) más comunes en los cuales se consiguen las sondas de platino son 25, 50 100, 200, 500 y 1000 Ω. Estos valores están definidos a 0°C. Las populares sondas Pt 100, por ejemplo, son RTD de platino con una Ro de 100Ω.En cuanto a la disposición física, hay modelos diseñados tanto para la inmersión en fluidos como para la medición de temperaturas superficiales.

Las RTD se utilizan generalmente con un acondicionador de señales que convierte su salida a un voltaje o a una corriente proporcional a la temperatura. Esta señal de alto nivel puede ser entonces transmitida a una unidad de visualización, registro o control.

Sensores de temperatura infrarrojos.

Los sensores de temperatura infrarrojos (IR), denominados también pirómetros de radiación,son dispositivos de no contacto que miden indirectamente la temperatura de cuerpos calientes a partir

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de la radiación térmica emitida en forma natural por los mismos. Se utilizan en los casos en los cuales resulta imposible o peligroso el uso de un termistor, una termocupla u otro tipo de sensor de contacto. Es el caso, por ejemplo, de procesos industriales donde se manejan temperaturas muy superiores a las del punto de fusión del transductor, de cuerpos calientes muy pequeños, inaccesibles o en movimiento, de atmósferas de alto voltaje o que deben permanecer libres de contaminación, etc.

Los sensores IR están basados en el concepto de que todos los cuerpos, a temperaturas por encima del cero absoluto (-273.5°C), producen radiación térmica en cantidad dependiente de su temperatura y sus propiedades físicas. Esta energía se incrementa a medida que el objeto se torna más calienteLos cuales miden la energía emitida, reflejada y transmitida.En los sensores IR prácticos la energía emitida, que es la que indica realmente la temperatura de un objeto, se captura mediante un detector apropiado, precedido de un sistema óptico, se ampli fica y procesa mediante circuitos electrónicos.

La función de la óptica es concentrar la energía y limitar la influencia de la radiación proveniente de otras fuentes distintas del objeto bajo medida. Esta es la parte más crítica del sistema y la que deter-mina el campo de vista de la unidad.El detector, por su parte, se encarga de convertir la energía IR a una variable eléctrica medible, es decir un voltaje, una corriente o una resistencia equivalente. Incluye típicamente un filtro espectral para limitar la energía a una banda estrecha.El amplificador debe resolver y amplificar las débiles señales de salida enviadas por el detector, las cuales pueden ser, por ejemplo, del orden de 1 mV/°C. Una vez obtenida una señal estable y manejable, la misma debe ser linealizada, es decir convertida en una función lineal de la temperatura y representada como una corriente de 4-20 mA, un voltaje de 0-5 V, una señal digital, etc.Actualmente se dispone también de sensores de temperatura IR inteligentes, los cuales pueden ser programados para comunicarse entre sí y con computadoras en una planta de manufactura. De este modo se facilita el direccionamiento, la configuración, la actualización y el mantenimiento de las uni-dades desde sitios remotos durante su instalación y operación.

Ejemplo de proyectos tipo donde podemos aplicar este sensor. Para automatizar el control de la temperatura del agua en un acuario, piscifactoría, etc, abriendo

y cerrando compuertas durante unos tiempos determinados, o conectando calentadores de agua.

Para automatizar el control de la temperatura de productos factibles de fermentación, abriendo y cerrando orificios de ventilación en los depósitos donde están almacenados durante unos tiempos preestablecidos.

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Para automatizar el control de la temperatura ambiente en un invernadero.

Para automatizar el control de la temperatura en granjas, champiñóneras, etc. introduciendo aire frío o caliente, durante unos tiempos determinados.

Para simular el funcionamiento de un horno eléctrico, conectando una resistencia en función de la temperatura.

Ventilador automático en función de la temperatura.

Sistemas de Medidas para Sensores de TemperaturaLa temperatura es uno de los tipos de medida más comunes, por lo que National Instruments

ofrece varias opciones para medir sensores de temperatura. Desde 1 a más de 1,000 canales, National Instruments tiene la plataforma correcta para su sistema de medidas de temperatura.

NI CompactDAQProporciona una solución portátil y robusta que se recomienda para medidas de temperatura que requieren aislamiento y alta resolución. Puede escoger entre diferentes módulos con hasta 250 Vrms de aislamiento entre canales y resolución de 24 bits. La plataforma NI CompactDAQ ofrece hasta 16 canales de temperatura por módulo y 128 canales por chasis.

PXILa plataforma PXI se recomienda para medidas de temperatura más precisas. El módulo de termopar PXI Express de 32 canales ofrece precisión de medidas mejor que 0.3 °C con resolución de 24 bits y 250 V de aislamiento entre bancos. Un multímetro digital (DMM) PXI ofrece precisión de hasta 0.3 °C para termopares, 0.14 °C para RTDs y 0.08 °C para termistores. Estas soluciones se pueden escalar fácilmente a miles de canales para sistemas de adquisición de datos de gran cantidad de canales.

NI USB-TC01El NI USB-TC01 es una solución portátil de bajo costo para medir un solo termopar. El software NI InstantDAQ integrado para ver y registrar datos es automáticamente cargado una vez que conecte el dispositivo, así que el tiempo de instalación es mínimo. El USB-TC01 también es compatible con NI LabVIEW y el software controlador NI-DAQmx para personalización posterior.

Registradores de Datos USB de Bajo CostoLos registradores de datos USB incluyen sensores de temperatura integrados para proporcionar una solución rentable y fácil de usar para sus aplicaciones básicas de temperatura. Al usar estos registradores de datos, puede realizar medidas sin la necesidad de programación y adquirir y registrar datos continuamente sin conectar a una PC.

Diseñar el Sistema de Medidas Adecuado para los Sensores de Temperatura

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Se requiere acondicionamiento de señales para realizar medidas de temperatura precisa y confiable. Al diseñar el sistema de medidas adecuado para su sensor de temperatura, debe considerar.

AmplificaciónLas señales de salida desde sensores de temperatura son generalmente en rangos de milivoltios, así que debe amplificar la señal y prevenir el ruido en su sistema de medidas. Escoja una ganancia que optimiza los límites de entrada del convertidor analógico a digital (ADC) en su hardware. Para mejorar significativamente el rendimiento del ruido de su sistema, puede amplificar los voltajes de bajo nivel cerca de la fuente de señal o punto de medida.

AislamientoLos termopares que son montados o soldados directamente a un material conductivo, como el acero o el agua, introducen otra fuente de ruido. Esta configuración hace a los termopares particularmente sensibles al voltaje en modo común y a lazos a tierra. El aislamiento ayuda a prevenir lazos a tierra y puede mejorar drásticamente el rechazo de voltaje en modo común. Con material conductivo que tiene un alto voltaje en modo común, se requiere aislamiento porque los amplificadores no aislados no pueden medir señales con altos voltajes en modo común.

FiltradoLos filtros paso bajo se utilizan comúnmente para eliminar de manera efectiva el ruido de alta frecuencia en medidas de temperaturas. Por ejemplo, los filtros paso bajo son útiles para eliminar el ruido de línea de potencia de 60 Hz que se presenta comúnmente en varios laboratorios y plantas.

ExcitaciónYa que los RTDs y termistores son dispositivos sensibles, usted debe administrarles una corriente de excitación y luego leer el voltaje a través de las terminales. Si el calor adicional no se puede disipar, el calentamiento causado por la corriente de excitación puede incrementar la temperatura del elemento de detección arriba de la temperatura ambiente. El auto calentamiento cambia la resistencia del RTD o termistor, provocando errores en las medidas. Usted puede minimizar los efectos de auto calentamiento al administrar menor corriente de excitación.

Precisión y ResoluciónAl seleccionar el sensor y el hardware de adquisición de datos adecuados, debe conocer los requerimientos de precisión y resolución para su aplicación. Sin embargo los filtros y la amplificación pueden mejorar significativamente la precisión de las medidas de termopares, los RTDs y los termistores son conocidos por generar lecturas más precisas. Además de las consideraciones de sensores, debe igualar la precisión requerida y la resolución para su aplicación al hardware de adquisición de datos y acondicionamiento de señales que seleccione.

Compensación de Junta Fría (CJC)CJC es una tecnología requerida para medidas precisas de termopares. Un voltaje es generado en la conexión entre el termopar y la terminal de su dispositivo de adquisición de datos. CJC mejora la precisión de sus medidas al proporcionar la temperatura en esta unión y al aplicar la corrección apropiada. Es importante conocer cómo funciona la CJC porque el error introducido por su sensor CJC se compone de cualquier error existente en su medida. Al calcular la precisión del sistema, recuerde que este error puede ser significante y debe ser considerado.

CONCLUSION

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La temperatura es una de las magnitudes físicas que más se miden. Los sensores de temperatura convierten una magnitud física en una resistencia o tensión eléctrica. El uso de sensores de temperatura es muy amplio. Sea que se trate de la temperatura ambiental en la casa o en la oficina o la temperatura precisa de un material en proceso de ebullición, la medición de temperatura en el ámbito privado o industrial es muy importante. Los sensores de temperatura usan diferentes efectos físicos para convertir la temperatura en una magnitud eléctrica.

BIBLIOGRAFIA http://www.ni.com/white-paper/10635/es/ http://medirtemperatura.com/sensor-temperatura.php http://server-die.alc.upv.es/asignaturas/LSED/2003-04/0.Sens_Temp/ARCHIVOS/

SensoresTemperatura.pdf http://snsoresdetemperatura.blogspot.mx/ http://www.bannerengineering.com/es-MX/products/65/Sensors/232/Temperature-Sensors http://www.arduteka.com/2011/12/tutorial-arduino-0005-sensor-de-temperatura-ntc/ http://automecanico.com/auto2027/bbooster04.pdf

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