Trabajo Practico De Laboratorio

TRABAJO PRACTICO de LABORATORIO

LINEALIZACIÓN de un TERMISTOR

Componentes e Instrumentación de Control Trabajo Práctico de Laboratorio Medición de Temperatura y Linealización de un Termistor Integrantes: Gómez Rodrigo Javier Barrera Fabián Alejandro

Leg. 202-050035 Leg. 202-002447

D.N.I. 25.743.893 D.N.I. 24.516.141

OBJETO DEL TRABAJO PRÁCTICO: Obtener la curva de respuestaResistencia - Temperatura de un termistor, y un circuito de linealización adecuado para que su salida pueda ser usada en un sistema de adquisición de datos.

INTRODUCCIÓN: El nombre termistor se aplica generalmente a sensores fabricados con óxidos metálicos en forma de gotas, barras, cilindros, y película gruesa. Los termistores se dividen en dos grupos: NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) y PTC(Coeficiente de Temperatura Positivo). Se fabrican a partir de óxidos semiconductores de los metales de transición del grupo del hierro, como Cr, Mn, Fe, Co, Ni, etc. La resistividad de estos óxidos es muy elevada, pero se transforman en semiconductores al añadirles pequeñas cantidades de otros iones de distinta valencia (por ejemplo: óxido férrico con sustitución de algunos iones Fe3 por Ti4, selogra un semiconductor tipo N). Un termistor convencional de óxido metálico es NTC, esto quiere decir que su resistencia decrece cuando aumenta la temperatura. La resistencia de un termistor NTC, como en cualquier resistor, está determinada por sus dimensiones físicas y la resistividad del material. La relación entre resistencia y temperatura es extremadamente no lineal. En la práctica, puede seraproximada tanto por un polinomio como por una función exponencial. Esta última es usual en aplicaciones de exactitud moderada y normalmente es especificada por dos números: su resistencia nominal RTo a una temperatura de referencia (generalmente T0 = 25 °C ó 298,15 °K) y el valor de ß (beta) que es un número representativo de la sensibilidad:

RT = RT 0 ⋅ e

β( 1 − 1 ) T To

ECUACION (1)donde RT es la resistencia a la temperatura T medida en grados Kelvin (°K). A beta (β ) se lo β llama temperatura característica del termistor. Su valor (en °K) se determina midiendo las resistencias R1 y R2 a dos temperaturas diferentes T1 y T2:
1 1 1 − T1 T2 R1 R 2

β

=

⋅ ln

ECUACION (2)

Esta fórmula puede ser suficientemente exacta para aplicaciones en una banda estrecha detemperaturas. El parámetro α especifica el termistor, pero no describe directamente su sensibilidad, la cual es un coeficiente de temperatura negativo, α (NTC). Este se puede obtener α diferenciando la ecuación (1): α = 1 RT d R T d T = − β T 2

ECUACION (3)

Componentes e Instrumentación de Control

Universidad Nacional de La Matanza

Hoja N° 1

TRABAJO PRACTICO de LABORATORIOLINEALIZACIÓN de un TERMISTOR

Como se puede ver, α depende tanto de β como de la temperatura. Un termistor es mucho más sensible a temperaturas bajas y su sensibilidad α cae rápidamente con el aumento de la temperatura. En realidad, β no es constante y depende de la temperatura en forma bastante importante. Para mediciones de precisión la relación llamada de Steihart-Hart tiene una amplia aceptación enla industria para calcular la temperatura T, en grados Kelvin, a partir de la resistencia del termistor. Esta ecuación es un polinomio de tercer orden hallado empíricamente:
1 = A + B ln R T + C ln 3 R T T
ECUACION (4)

donde A, B, y C son coeficientes hallados experimentalmente. Para hallar estos coeficientes se debe resolver un sistema de tres ecuaciones para tres temperaturas diferentes. Laecuación explícita de Steihart-Hart para la resistencia toma la forma:
  α = exp   − +  2   α β 3  α + −  + − 4 27   2  
2 3 1 1  3 α β +   4 27     2 3

RT

ECUACION (5)

donde:

α =

A − T C

−1

y:

β =

B C

Con esta última ecuación se logra una exactitud de alrededor de ±0,02 °C. Para mediciones de mayor precisión se deben usar polinomios de...