LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA PRÁCTICA N 7

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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Campus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Carrera de Ingeniería Electrónica y Control Carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Carrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información Carrera de Ingeniería Eléctrica LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA 1. TEMA PRÁCTICA N 7 2. OBJETIVOS SENSORES DE TEMPERATURA: TERMISTORES E INTEGRADOS 2.1. Estudiar el comportamiento de los termistores y diseñar circuitos de acondicionamiento de señal para la adquisición y visualización de los datos de temperatura Estudiar el comportamiento de los sensores de temperatura integrados y diseñar circuitos de acondicionamiento de señal para la adquisición y visualización de los datos de temperatura. 3. INFORMACIÓN TERMISOR Los sensores de temperatura registran cambios en la variable mediante cambios en las magnitudes eléctricas como voltaje, resistencia, etc. El termistor es un elemento que traduce los cambios de temperatura en cambios de resistencia. Los termistores son resistores hechos de materiales semiconductores, mucho más sensibles que los RTD. Su rango de medida es: -50 [ C] a 300 [ C]. Puede presentar un coeficiente de temperatura negativo (NTC) o positivo (PTC), pero en ambos casos su curva Resistencia vs. Temperatura es no lineal y dada por la ecuación: R f = R 0 e β(1 T 1 T0 ) (1)

2 Figura 1. El termistor R f: Resistencia del termistor a la temperatura T T 0: Temperatura de referencia en [K]. R 0: Resistencia del termistor a T0. β: Constante de temperatura del material. Figura 2. Curva de Respuesta de un NTC SENSORES DE TEMPERATURA INTEGRADOS Existe una amplia variedad de sensores integrados de temperatura. Estos sensores se pueden agrupar en cinco categorías principales: salida de voltaje, salida de corriente, salida de resistencia, salida digital y diodos simples (aunque en este caso, obviamente, se trata de diodos diseñados especialmente para medición de temperatura. Con salida de voltaje podemos encontrar: LM34 [ F] y LM35 [ C].

3 Figura 3. Sensores Integrados de Temperatura Figura 4. El LM-35 La respuesta de este tipo de sensores es bastante lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV, la precisión calibrada de este elemento es de 1 C. 4. TRABAJO PREPARATORIO 4.1 Consulte las aplicaciones más comunes de los termistores 4.2 Diseñar y traer armado un circuito acondicionador de señal para un Termistor (adquirido por el estudiante), tomando en cuenta los siguientes parámetros: a. Voltaje de alimentación 12[V] b. Rango de temperatura 30 a 100 Celsius c. Salida normalizada de 1 a 5 [V] d. Corriente máxima del sensor 10 [ma] 4.3 Para el punto anterior, diseñar el circuito que permita realizar un control por histéresis, encendiendo una alarma visual (foco de 110V) cuando la temperatura sea menor a 40 C y se apague cuando la temperatura sea mayor los 80 C

4 4.4 Realizar y presentar la simulación del circuito diseñado 4.5 Consulte y presente las características del termistor adquirido. 4.6 Diseñar y armar el acondicionador de 0 a 10 V para un LM35, para medir temperaturas entre 30 [ C] a 100 [ C]. Llevar al laboratorio un LM35 por grupo. 4.7 Diseñar y armar el acondicionador de 0 a 10V utilizando un diodo para medir temperatura de 30 [ C] a 100 [ C]. Llevar al laboratorio un diodo rectificador por grupo. 4.8 Diseñar el circuito que permita encender una alarma visual (foco de 110V) cuando la temperatura sea superior a los 60 C y se apague cuando la temperatura sea menor a los 40 C 4.9 Realizar y presentar la simulación de los circuitos diseñados Consulte y presente las características del sensor integrado y diodo adquiridos. 5. EQUIPO Y MATERIALES Fuente DC Osciloscopio Multímetro Digital Termistor NTC Sistema de calefacción Foco de 110V

5 6. PROCEDIMIENTO 6.1 En la práctica se probará el correcto funcionamiento de los circuitos solicitados, se realizarán las mediciones necesarias para determinar la curva de respuesta del elemento sensor y el acondicionador. 7. INFORME 7.1 Presentación de los circuitos implementados con valores. 7.2 Recopilación de los resultados obtenidos en la práctica, presentar la tabla de datos y graficar la curva de Temperatura vs Voltaje de Salida, calcular la ecuación de la curva para cada caso. 7.3 Análisis de resultados y cálculo de errores. 7.4 Consultar cinco tipos de Termistores y sus aplicaciones. 7.5 Consultar al menos tres transmisores comerciales para termistor. 7.6 Consultar al menos cinco aplicaciones del sensor de temperatura LM Consultar al menos cinco aplicaciones del diodo rectificador como sensor de temperatura. 7.8 Conclusiones y Recomendaciones. 7.9 Bibliografía. 8. REFERENCIAS [1] Creus A. Instrumentación Industrial. Marcombo S.A., Barcelona - España, 2010 Responsables: Ing. Diego Maldonado Ing. Cristina Campaña Revisado por: Ing. Ana Rodas, MBA