Medición Temperatura

Medidas prácticas de temperatura (apuntes 2do parcial de Electrónica)

Nos centraremos en los 4 transductores de temperaturas más comunes: la termocupla, el RTP (resistencia detectora de temperatura), el termistor y el circuito sensor integrado: Transductor Termocupla Ventajas (+) Auto-alimentado Simple, rugoso - versátil Bajo costo Gran variedad de formas Muy amplio rango de temperaturas Elmás estable El más preciso Más lineal que la termocupla Desventajas (-) No-lineal Bajo voltaje Requiere referencia El menos estable El menos sensible Alto costo Lento Requiere fuente de corriente Poco cambio en la resistencia Medida con puente (4 cables) No-lineal Rango de temperaturas limitado Frágil Requiere fuente de corriente Auto-calentamiento Ttrabajo < 250°C Requiere fuente de alimentaciónLento Auto-calentamiento Configuraciones limitadas

RTD

Termistor

Alta salida Rápido El más sensible Medición con dos cables

Circuito sensor integrado

El más lineal La salida más alta Bajo costo

Luciano S.

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> TERMOCUPLAS
º

Cuando dos alambres compuestos por distintos materiales se unen en ambas puntas y una de ellas es calentada aparece una corriente continua que fluyeen el circuito termoeléctrico. Thomas Seebeck hizo este descubrimiento en 1821 (ver figura 2). Si el circuito se abre en algún punto, el voltaje de circuito abierto (la tensión de Seebeck) es función de la temperatura de la unión y la composición de los dos metales (ver figura 3). Todos los metales distintos exhiben este efecto. Para pequeños cambios en la temperatura el voltaje de Seebeck eslinealmente proporcional con la temperatura:

Eab=αT
No podemos medir el voltaje de Seebeck directamente porque debemos primero conectar un voltímetro a la termocupla y este crea un nuevo circuito termoeléctrico.

Luciano S.

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Nos gustaría que el voltímetro sólo leyera V1, pero al conectar el voltímetro en un atento para medir la salida de la unión J1 hemos creado dos uniones metálicasmás: J2 y J3. Como la unión J3 es una unión cobre-cobre, la FEM que se genera es nula, pero la unión J 2 es cobreconstatan y va a agregar una FEM V2 opuesta V1. La lectura resultante del voltímetro V va a ser proporcional a la diferencia temperatura entre J1 y J2. Esto nos habla de que no podemos encontrar la temperatura de J1 a menos que encontremos primero la J2. (La unión de referencia) Unaforma de determinar la temperatura J2 es físicamente poner la unión en un baño de hielo, forzando su temperatura a ser 0°C y estableciendo J2 como una unión de referencia. Así, la lectura del voltímetro resulta: V =(V1-V2) = α(Tj1-Tj2) Y luego V se convierte en: V = V1- V2 = α[(Tj1+273.15)-(Tj2+273.15)] = α(Tj1-Tj2) = α(Tj1-0)

Esta función es para hacer énfasis en el hecho de que la unión de bañode hielo de la salida V2 no es de cero volts sino que es función de la temperatura absoluta. Al agregar el voltaje de la unión de referencia del punto de hielo tenemos ahora una lectura de referencia de voltaje a 0°C. Este método es muy preciso porque la temperatura de punto de hielo puede ser precisamente controlada La termocupla cobre-constatan mostrada en la figura 5 es un ejemplo único porqueel cable de cobre es del mismo metal que los terminales del voltímetro. Un ejemplo más general sería utilizar una termocupla hierro-constatan. El cable de hierro incrementa el número de uniones de metales distintos (incrementando las FEM que afectan la medida final) (ver figura 6)

Luciano S.

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Este circuito todavía va a proveer medidas bastante precisas siempre y cuando el voltímetrode terminales alto y bajo (J3 y J4) actúen en oposición. Si los dos terminales no están a la misma temperatura va a haber un error. Para una medida más precisa, el voltímetro de cobre debería ser extendido para que la unión cobre-hierro se configuren en un bloque isotérmico (de la misma temperatura) El bloque isotérmico es un aislante eléctrico aunque un buen conductor del calor y sirve para...