SENSOR TERMOPAR 0135I C Y C

Transcripción

1 SENSOR TERMOPAR 0135I C Y C Guía de Usuario CENTRE FOR MICROCOMPUTER APPLICATIONS 1

2 Descripción El sensor termopar 0135i mide la temperatura en dos rangos: C (rango amplio), y C (rango estrecho). Estos rangos se seleccionan mediante el interruptor colocado en el lado de la caja de sensor. El sensor utiliza un termopar tipo K. El termopar de aleación Chromega (níquel - cromo) y Alomega (níquel - aluminio) que se soldán entre sí para formar una unión. Los otros extremos de los alambres forman la denominada unión fría. La temperatura en la unión se determina mediante el voltaje del termopar. Dado que el voltaje producido por el termopar es una función de la diferencia de temperatura entre estas dos uniones, la temperatura de la unión fría debe ser conocida con el fin de producir mediciones de temperatura precisas. La temperatura de la unión fría es detectada por el termopar, el sensor se añade a la señal de tensión del termopar. Dicha compensación automática de la temperatura de junta fría (CJT) es un método utilizado para obtener lecturas precisas de la temperatura medida por el termopar, incluso cuando la temperatura en la caja del sensor varía. El voltaje producido es una función de la diferencia de temperatura entre esas dos funciones. El voltaje varía entre -5.9 mv a -200 C y mv a 1300 C. La señal es amplificada 76.45x y filtradas a (6 Hz). Para el rango corto ( C) la señal es amplificada 11.06x. Como resultado del acondicionamiento de señal, la señal (V out ) variará entre aprox. 0 V y aprox. 4,9 V. Thermopar CJT Amplificación 6.45x Filtro de paso 25 ms (6.4 Hz) V out Amplificación 11.06x Figura 1. Esquema del sensor termopar El termopar cuenta con entrada tipo BT-plug y puede conectarse a las siguientes interfaces CMA: Lab, CoachLab II/II +. Sin embargo el sensor puede usarse con las interfaces de Texas Instruments CBL, CBL2 y Vernier LabPro. 2

3 Especificaciones del Sensor El sensor termopar tiene una memoria (EEPROM) con información del sensor. A través de un simple protocolo (I 2 C), el sensor transfiere datos, nombre, cantidad, unidad y calibración a la interface 1. Ejemplos de experimentos Ejemplos de aplicaciones en el rango de temperaturas ( C) son: Mediciones de temperatura en el interior de una llama. Velas, mechero Bunsen, etc., Determinar experimentalmente el punto de fusión del cobre, bismuto, u otros puntos de fusión. Ejemplos de aplicaciones para el rango de temperatura estrecho ( C ) son: Puntos de congelación y ebullición, Experimentos de calor específicos. Calibración La salida del termopar es lineal con respecto a la temperatura. Esto significa que la sensibilidad del termopar es casi constante. Es decir que varía ligeramente con respecto a la temperatura e.g. a 0 C la sensibilidad es de 39.5 µv/ C, a 100 C es de 41.4 µv/ C y a 1000 C es de 38.9 µv/ C. Para recolectar los datos: 1. Utilice las calibraciones suministradas por la memoria EEPROM del sensor. 2. Utilice las calibraciones suministradas en la biblioteca del sensor estándar del programa Coach. Los nombres del termopar en la biblioteca del sensor del entrenador son: Termopar (0135i) (CMA) C Termopar (0135i) (CMA) C. Por rango estrecho de temperatura ( C) la calibración en la memoria EPROM y la calibración en la biblioteca sensor del software Coach son idénticas. La calibración es una función lineal simple que se aproxima a la curva de calibración real con un error de menos de 1 C. Para un amplio rango de temperatura ( C), la calibración del EEPROM es una función lineal que se aproxima a la curva de calibración real con un error de menos de 7 C. La calibración en la biblioteca del sensor en el software Coach da una aproximación muy buena en todo el rango de temperatura C. El error es siempre inferior a 3 C. 1 Esto es válido para las siguientes interfaces: CMA Lab, BT, CoachLab II/II +, ULAB, TI CBL, CBL2, y Vernier LabPro. 3

4 Figura 2. Gráfica de calibración del termopar en el rango de C (usando la librería del software Coach y la memoria) T ( C)= * V out (V) Coeficientes de la función de calibración a= ; b= Figura 3. Gráfica de calibración del termopar en el rango de C. T ( C)= * V out (V) Coeficientes de la función de calibración a=316.9; b=

5 Figura 4. Calibración punto a punto (gráfica y tabla) del termopar en la librería de sensores. Midiendo un cambio rápido de temperatura La velocidad a la que el termopar toma la temperatura del ambiente es difícil predecir con precisión, ya que depende de un gran número de factores. Si se permite que el termopar se enfrie en aire dentro de 16 segundos siguientes su temperatura caerá de modo que la diferencia con temperatura habitación se reduce a 37 %. Información Técnica El cable del termopar está aislado con banda de vidrio. El alambre es de aproximadamente un metro de largo. El alambre Chromega está en aislamiento amarillo (positivo) y un cable Alomega con aislante de color rojo (negativo). El termopar da una diferencia de potencial positivo cuando su temperatura es más alta que la temperatura de la unión fría. El termopar puede dañarse si se utiliza en presencia de azufre, o en condiciones reductoras. El cable del termopar es intercambiable. Las terminales con tornillo se colocan dentro de la caja del sensor (ver la foto de abajo). La calibración de termopar es independiente de la longitud y el grosor termopar, siempre y cuando se trata de un termopar Chromega / Alomega (tipo K). 5

6 Cable Amarillo Cable Rojo 6 Figura 5. Terminales atornilladas para ajustar los cables del termopar,

7 Datos Técnicos Rango de Temperatura C C Voltaje de Salida V Función de calibración Resolución usando 12 bit A/D Rango estrecho T ( C)= * V out (V) Calibración punto a punto, vea la figura 5. T ( C)= * V out (V) C C Presición típica ± 5 C Velocidad Limitaciones Aleación Aislante Chromega /Alomega cable Caja de sensor Filtro Potencia Sensor information for Auto-ID Conexión En aire: 16 s alcanza la temperatura ambiente En líquido 0.1 s Puede dañarse cuando es usado con sulfuros o en condiciones de reducción. Chromega (Nickel - Cromo) Alomega (Nickel - Aluminio) Vidrio aislante Longitud= 95 cm Diámetro = 0.51 mm 50 x 35 x 20 mm Bajo a 6.4 Hz (τ = 25 ms) 5 5VDC 256 serial EEPROM (British Telecom) conexión 7

8 Garantía: El sensor termopar 0135i está garantizado libre defectos en materiales y mano de obra por un periodo de 12 meses a partir de la compra siempre y cuando se use bajo condiciones normales de laboratorio. Esta garantía no aplica si el sensor se daña por mal uso o accidente. Nota: Este producto es de uso escolar y no es apropiado para usos industriales, médicos o aplicaciones comerciales. Rev. 23/08/15 8

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