sensores

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
Departamento de Tecnología Electrónica
Instrumentación Electrónica I

2005
Carmen Vázquez
Ernesto García

Ejercicios de repaso con soluciones
Temperatura
Problema 1
En la Tabla adjunta, tabla 7, se muestra la tabla de calibración de un termopar tipo J. En ella se da la tensión en mV
entre los terminales del termopar en función de la temperatura de launión, Tc, cuando la unión de referencia, o unión
fría, Tf, está a 0ºC.
a)

Si la temperatura de una de las uniones, Tc, es de 145ºC y la unión con
el equipo de medición está a una temperatura de 25ºC, ¿cuál es la
tensión medida?
b) Si la tensión medida fuera de 3,720 mV, ¿a qué temperatura, Tc, está la
Metal 2
zona de la unión suponiendo que el equipo de medición sigue a 25ºC?
Hielo
c)si la unión caliente, Tc, varía entre 0-100ºC, proponga una linealización
de la curva de calibración VTc,0 = Sc x Tc + Voffset,c en dicho rango.
Indique la no linealidad del termopar en este caso, para ello considere
sólo las temperaturas de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90ºC.
d) Si la unión fría, Tf, o unión de referencia, varía entre 10-30ºC, proponga
una linealización de la curva decalibración VTf,0 = Sf x Tf + Voffset,f
en dicho rango. ¿Qué error se cometería ignorando Voffset,f ?
Metal 1

Tc

Se desea usar un circuito de acondicionamiento para el termopar en un campo de medida entre 0-100 ºC de forma
que su salida esté comprendida en el margen 0-5V, con una compensación analógica de la unión fría, que varía
entre 10-30ºC. El circuito completo se representa en lafigura 1.

10 V

R3

Metal 1

T
c

+
-

Tf
Metal 2

R4

Bloque
isotermo
Pt100
e)

R1
V0

Amplificador de
instrumentación

Fig. 1

Se puede observar que como circuito de compensación analógica se usa un puente de Wheatstone, que se
reproduce nuevamente en la figura 2, donde las resistencias superiores son r veces las inferiores, y en el que
se mide la temperatura delpunto frío con una RTD, una Pt100. Con este montaje se obtiene una tensión de
salida del puente de Wheatstone proporcional a esa temperatura, es decir, VA-VB=VTf,0 =Sf xTf según lo
calculado en el apartado d). Se pide que calcule el valor de r para que se cumpla dicha relación, sabiendo que
las características de la Pt100 son: R(T)=R0 (1+ αT) con α=0,00385 /ºC y R0=100Ω
(Debe justificarcualquier aproximación que realice).

2005
Carmen Vázquez
Ernesto García

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
Departamento de Tecnología Electrónica
Instrumentación Electrónica I

r100Ω

r100Ω

A

B

10 V
Pt100

100Ω

Fig. 2
f)

Para sumar la tensión de compensación generada por el circuito del apartado e) se conecta el termopar según la
Fig. 3. Sabiendo que las uniones deltermopar a B y C se hacen con un bloque isotermo como se muestra en la
figura 1. Se pide que calcule VA-VC=f(Tc) y por tanto que se puede calcular su valor a partir de los datos
disponibles independientemente de Tf.
r100Ω

r100Ω
C

A

- +

B

10 V
Pt100

Fig. 3

Solución
a)
Aplicando la ley de temperaturas intermedias:
V145,0 + V0,25 = V145,25
V145,0 – V25,0 = V145,25
A partir delos datos de la tabla de calibración del enunciado
7,734 – 1,277 = 6,457 mV

Tc

100Ω

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Departamento de Tecnología Electrónica
Instrumentación Electrónica I

2005
Carmen Vázquez
Ernesto García

b)
Aplicando la ley de temperaturas intermedias:
Vx,0 = Vx,25 + V25,0
Luego utilizando los datos del enunciado de este apartado
Vx,0 (x=Tc)= 3,720 +1,277 = 4,997 mV que según la tabla de calibración se obtiene esa diferencia de potencial si la
unión caliente Tc, está a 95 ºC .
c)
Se propone una linealización del comportamiento del termopar al variar la temperatura de la unión caliente de 0 a 100ºC
y suponiendo la otra unión constante, a 0ºC, calculando la ecuación de la recta que pasa por el punto inicial y el final a
partir de la tabla de...