sensor temperatura basado en resistencia ntc

Sensor de temperatura basado en una resistencia NTC
Heiner Bello, Felipe Patiño, Lina Santana, Lina Soler
Universidad Nacional de Colombia
Bogotá D. C. Colombia
hobellot@unal.edu.co
lfpatinoo@unal.edu.co
ljsantanam@unal.edu.co
lpsolerf@unal.edu.co

Abstract- This document shows the design and construction of a temperature sensor based on an NTC. We will see design, hardware and softwareand some applications you may have this sensor. This document can be interpreted as a guide for anyone interested in having your own temperature sensor.
I. INTRODUCCIÓN
Existen varias maneras de construir un sensor de temperatura, sin embargo un sensor basado en una NTC es un sensor muy completo y su construcción es simple. Una resistencia NTC es aquella que tiene un coeficiente de temperaturanegativo respecto a la variación de su resistencia, esto quiere decir que a mayor temperatura, menos resistencia existirá y más corriente fluirá. Basados en esa corriente o voltaje, se determina a qué temperatura esta el NTC.
El proyecto está dividido en 3 partes: el hardware, el software y la baquela y su caja de protección.
II. LA NTC
La relación entre la resistencia y la temperatura en laNTC no es lineal sino exponencial. Dicha relación cumple con la fórmula siguiente:

Donde A y B son constantes que dependen del resistor. Estas constantes están dadas por el fabricante y se encuentran en el datasheet disponible en la web. Las constantes A y B son:
A: El valor resistivo para una temperatura en concreto (en este caso de ejemplo 2800Ω para 25º).
B: La Beta (Temperaturacaracterística del material entre 2000K y 4000K).
Cuando se tienen estos datos, se utiliza la ecuación anterior para calcular la resistencia en una temperatura en particular:

Donde:
RT= Resistencia a temperatura T en grados Kelvin
Ro= Resistencia de referencia a una temperatura T en Kelvin.
B = Valor Beta de la NTC.
T0= Temperatura de referencia en Kelvin.
T = Temperatura a medir.
Con esta ecuación,también se puede saber cuál será la resistencia máxima que nos va a dar nuestra NTC al calcular su curva característica, lo que sirve para diseñar el divisor de tensión. A continuación se muestra el gráfico de la curva característica de una NTC de 10 K ohmios:

Figura 1: Curva característica para una NTC de 10KΩ
La NTC puede medir temperaturas desde -30 hasta 130 grados centígrados según losdatos del fabricante encontrados en el datasheet disponible en la WEB.

III. HARDWARE
Los elementos necesarios para construir el hardware del sensor son:
1 Arduino UNO
1 Protoboard
1 NTC
1 Potenciómetro de 10K ohmios
5 diodos LED
5 Resistencias 220 ohmios
1 Resistencia 1 K ohmios.
Cables
Caja de protección
Por medio de la NTC se activan las 5 salidas del Arduino, cada una con un LEDpara mostrar los diferentes niveles de temperatura. La primera salida muestra que la temperatura está por debajo de la temperatura crítica la cual se ajusta con el potenciómetro. Las siguientes 4 salidas se irán activando a medida que la temperatura suba 2 °C (ésta se puede ajustar de la manera que uno quiera en la parte del Software).
El circuito está estructurado en 3 partes:
A. Entrada detemperatura ambiente.
La NTC se conecta en paralelo con otra resistencia para tener un divisor de corriente el cual nos permite controlar el voltaje de entrada del circuito además de eliminar el problema de la no linealidad (cuando la corriente en la NTC es muy alta, se disipará en calor y su medición de temperatura no será confiable.)
Diagrama del divisor de voltaje:

Figura 2: Diagrama de undivisor de tensión

B. Entrada de ajuste mínimo de temperatura
Para tener un control para ajustar la temperatura mínima, simplemente se coloca un potenciómetro dispuesto como divisor de voltaje, a la entrada analógica, utilizando su muestreo para establecer la temperatura crítica de las salidas. Ésta parte se especifica en la parte del software.
C. Salidas
Para las salidas se utilizan los...