termistores

SENSORES DE
TEMPERATURA

Referencias bibliográficas
Transducers for Biomedical Measurements: Principles and Applications,
R.S.C. Cobbold, Ed. John Wiley & Sons
Sensores y acondicionamiento de señal, R. Pallás Areny, Ed. Marcombo

SENSORES DE TEMPERATURA
Aplicaciones
Temperatura corporal
Neumografías (ritmo de respiración por diferencia de Tª entre aire frio
inspirado y calienteexpirado)
Termografías (imagen de la temperatura en diferentes regiones del cuerpo)
Incubadoras
Climatización
Conservación criogénica
Control experimental

SENSORES DE TEMPERATURA
Efecto físico

Ejemplo

Expansión térmica

Termómetro de mercurio, tira bimetálica

Termoquímico

Cristales líquidos, transición sólido-líquido

Termorresistivo

Termómetro de platino, termistorTermocapacitivo

Termómetro de cuarzo

Uniones p-n

Termómetro de circuitos integrados

Termoeléctrico

Termopar, termopila

Radiación

Detectores fotovoltaicos y fotoconductores,
termopila, termistor

Piroeléctrico

Detectores de titanato-zirconato

SENSORES TERMORRESISTIVOS
Dependencia de la resistencia con la temperatura
Coeficiente de temperatura
RTD: Resistive TemperatureDetectors
metálicos: comportamiento lineal (α~ 0,004/ºC)

Silistores
silicio dopado 10 16 cm-3 (α~ 0,007/ºC)

NTC: Negative Temperature Coefficient
óxidos metálicos semiconductores: no lineal (α~ -0,05/ºC)

PTC: Positive Temperature Coefficient
titanato de bario y estróncio: brusca conmutación(α~ 0,1/ºC)

* Autocalentamiento:
I2 RT = δ ΔT

I: intensidad de corriente
RT:resistencia eléctrica
δ: coeficiente de disipación térmica
ΔT: autocalentamiento

SENSORES TERMORRESISTIVOS
Fundamento físico:
Cambio en la resistencia eléctrica de ciertos metales y semiconductores
RT = Ro [ 1 + α ( T- To ) ]

Ro: resistencia a la Tª To
α: coeficiente de Tª de R a To
SPRT (Standard Platinum Resistance
Thermometer)
Callendar-Van Dusen Equation
(-183 ~ 630C)
RT  R0[T  (0.01T  1)(0.01T )
  (0.01T  1)(0.01T )3 ]

  0.00392 C 1
  1.49
  0(T  0), 0.11(T  0)
R0  100

SENSORES TERMORRESISTIVOS
TERMISTORES
Característica básica
1 1
RT  R0 exp[  (  )]
T T0

Ecuación de Steinhart-Hart

Ro: R a To (298,15K)
 : Temperatura caracterísitca
(1500 ~ 6000K, generalmente 4000 K)
RT en el rango de pocos  ~ 10M

1
 A  B ln R  C (lnR)3
T

donde A,B,C se determinan conociendo tres valores de R y T.
Accuracy < 0.01C

SENSORES TERMOELÉCTRICOS
Fundamento físico:
Efecto Seebeck

Diferencia de potencial creada cuando existe una diferencia
de temperatura entre las uniones de dos materiales distintos
V = α ( T1 – T2 ) + γ ( T12 – T22 )

Termopar

V: diferencia de potencial
(depende de la diferencia y valor absolutode T1 y T2)
α y γ : constantes para cada par de materiales A, B
T1 y T2: temperatura de las uniones

S = dV/dT1 = α + 2 γ T1 ~ α
S : coeficiente Seebeck

La relación V-T1 normalmente se expresa en
forma tabular para T2 = 0ºC
Efecto Peltier

Al pasar una corriente por dos metales distintos se absorbe o
libera calor dependiendo de la dirección de la corriente

SENSORESTERMOELÉCTRICOS
Leyes de los termopares

LEY DE LOS CIRCUITOS HOMOGÉNEOS:
La ftem de un termopar con uniones a T1 y T2 no se modifica
por la temperatura en cualquier otro punto del circuito si los
dos metales (A y B) usados son homogénos (Fig a).
LEY DE LOS METALES INTERMEDIOS:
Si un tercer metal homogéneo, C, se inserta en uno de los
brazos del circuito (Fig b) o en una de las uniones entre A y B(Fig. c), la ftem neta no se modifica si las uniones con C (AC
y CA o AC y CB) se mantienen a la misma temperatura,
independientemente de la temperatura en otros puntos de C
Si la ftem entre los metales A y C es EAC, y entre los metales
C y B es ECB, la ftem entre los metales A y B es EAC +ECB (Fig
d). (Basta tener las ftem calibradas respecto a un metal
común para conocer la de cualquier par...