Medidores y controladores de temperatura

Medidores y controladores de temperatura
Este es, sin duda, el campo en el que se han realizado mayor cantidad de diseños, como instrumentos aislados o formando parte de sistemas más complejos, cubriendo rangos de medición desde temperaturas tan bajas como -50°C a tan elevadas como 1300 °C, utilizando sensores semiconductores, termocuplas o resistencias de materiales estables como el Platino,dependiendo su uso de las condiciones particulares de diseño requeridas.
El proceso de medición de temperatura parte de la señal generada por un sensor, que está en contacto con la temperatura que se desea medir y cuya salida (tensión, corriente, variación de resistencia) guarda relación con la magnitud de la temperatura medida. Por lo general, la variación de la señal generada por el sensorrespecto de la temperatura no es proporcional, por lo que parte del problema de acondicionamiento de esa señal es, justamente, la de corregir esas no linealidades, al menos si la precisión deseada del instrumento así lo requiere.
Una complejidad extra representa el uso de termocuplas como sensores, ya que estas obligan, por un lado, a utilizar amplificadores con alta ganancia y muy estables y porotro lado, al hecho de que una termocupla no genera un valor de tensión fijo para cada temperatura de la llamada juntura caliente, sino que depende de la diferencia que esta juntura caliente tenga respecto del punto de unión con el equipo en la llamada juntura fría. Por lo tanto, un aspecto muy importante a tener en cuenta para realizar mediciones de temperatura con termocuplas, es considerar lacompensación por temperatura de la juntura fría. (tenga en cuenta que si no se efectúa esta corrección, la lectura de temperatura obtenida tendrá un error de 20°C en menos que coincide, aproximadamente, con el valor medio de la temperatura ambiente).
Instrumentos mas precisos se diseñan utilizando sensores construidos con materiales estables, tales como las resistencias de alabre de platino(conocidas como Pt100). En éstos, la precisión queda determinada, casi exclusivamente, por la calidad del circuito electrónico del instrumento, su diseño, selección de componentes, armado cuidadoso y calibración.
Un medidor de temperatura deberá, por lo tanto, recibir la señal de uno de los sensores descriptos, procesarla lo mejor posible y cuando corresponda, acondicionarla, corregir los errores porfalta de linealidad, generar la compensación por juntura fría y finalmente escalarla para que el valor resultante se corresponda con las unidades de medida seleccionadas, ej. °C, mV, etc.
Un controlador de temperatura es, básicamente, un medidor al que se le agrega la posibilidad de fijar un "set" (temperatura deseada) y un circuito que compara la diferencia entre la temperatura real y ladeseada, actuando en consecuencia para habilitar o no la calefacción o refrigeración que llevará la temperatura hasta niveles iguales al deseado de tal forma que, al hacerse cero la diferencia entre ambas temperaturas, la calefacción o refrigeración cese.
La forma en que se controla o habilita la calefacción, dependerá del tipo de control que se requiera, siendo el SI-NO (TODO-NADA) el más sencillo yrústico en su concepción. Sistemas mas elaborados utilizan modos de control proporcionales, donde la potencia calefactora es proporcional a la magnitud del error. Por otro lado y donde es necesario reducir los errores en el estado estacionario o mejorar el seguimiento cuando el "set" de temperatura es variable según perfiles programados, se utilizan controladores llamados PID(Proporcional-Integral-Derivativo) con los que se obtienen mejores resultados, aunque requieren de un cuidadoso proceso de sintonía (ajuste del peso con que interviene cada uno de los factores proporcional, integral y derivativo) para lograr el efecto deseado.
Actualmente y gracias a la utilización de microprocesadores o computadoras, se han podido utilizar una gran variedad de modos de control "inteligentes", con...