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PUENTE DE DEFLEXION RESISTIVO I.

OBJETIVOS  Hallar el circuito equivalente de Thevenin para un puente de deflexión resistivo.  Conocer y utilizar un puente de deflexión resistivo como elemento acondicionador de señales, dentro de un sistema de medición de temperatura, cuyo elemento sensor es un termistor.  Encontrar el equilibrio del puente de deflexión resistivo para una temperatura de 0°C.  Medir en los terminales de salida del puente de deflexión resistivo la diferencia de potencial utilizando el voltímetro.

II.

FUNDAMENTO TEORICO El puente de deflexión resistivo se utiliza para convertir la salida de sensores resistivos en una señal de voltaje. Un puente resistivo o de Wheatstone posee cuatro resistencias puras. Ver el circuito de la figura N° 1

Donde: R4y R3/R2 se calculan por las ecuaciones (1) y (2)

R 4=

R MAX x R M + R M x R MIN −2 R MAX X R MIN … … … … … … … … .(1) R MAX−2 R M + R MIN

R4 R3 = … … … … … … … … … … … … … … … … ..(2) R MIN R 2

Siendo Rmin = la resistencia del termistor a 0ºC, Rm = la resistencia del termistor a 50ºC y Rmax = la resistencia del termistor a 100ºC. III.

MATERIALES Y METODOS Sensor de temperatura.

Una cocina

Figura 01

Figura 04

Un multímetro digital.

Un termistor (CNT).

Figura 05 Figura 02

Resistores variables de 1000. Vaso de Precipitación.

Figura 03 Figura 06

Interface y CPU.

Figura 08 Figura 07

IV.

PROCEDIMIENTO

1. Primero viendo los datos de la anterior practica vamos a tomar los datos de las resistencias máxima, medias y mínima. 2. Luego nos disponemos hallar los valores de R4,R3y R1 colocando la fuente a 1.5V, para luego hallar R4 y la relación R3/R2 con las ecuaciones (1) y (2) respectivamente, en el vaso de precipitación verter agua y agregar hielo hasta alcanzar la temperatura de 0oC. Luego introducir el termistor y con la resistencia variable (R4) alcanzar el equilibrio del puente, previamente colocar el amperímetro en los puntos B y D, este debe marcar una lectura cero cuando el puente está en equilibrio.

3. Una vez alcanzado el equilibrio del puente, aumentar la temperatura desde 0oC hasta 100oC. Anotar las diferencias de potencial para intervalos de 5oC en la Tabla Nº 01. V.

TABLAS Y RESULTADOS Tabla de Datos Nº 1: Mediciones de temperaturas y diferencias de potencial

Tabla de Datos Nº resistencias y potencial

T(°C) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

T(K) 273 278 283 288 293 298 303 308 313 318 323 328 333 338 343 348 353 358 363 368 373 R(Ω) 542 459 370 304 249 209 176 149 126 107 91 78 66 57 49 43 37 33 29 25 21

E(V) 0 0,012 0,067 0,113 0,185 0,246 0,293 0,366 0,43 0,496 0,57 0,646 0,718 0,792 0,864 0,93 0,995 1,059 1,112 1,163 1,207 E(V) 0 0,012 0,067 0,113 0,185 0,246 0,293 0,366 0,43 0,496 0,57 0,646 0,718 0,792 0,864 0,93 0,995 1,059 1,112 1,163 1,207

2: Mediciones de diferencial de

VI.

CUESTIONARIO 4.1 ¿Cuál es el valor obtenido en la resistencia variable R4 para el equilibrio del puente?

R4 R R 25.67 = 3 → R4 = 3 × R MIN = × 444 R MIN R2 R2 200

Entonces:

R4 =57.1

4.2 Usando Microsoft Excel determinar la ecuación de calibración, el coeficiente de correlación y la gráfica de diferencia de potencial versus la temperatura para una función lineal con la información dada de la tabla N º 1.

Ecuación de calibración: V =0,013 T – 3,609 Coeficiente de correlación: R2=0,9968 4.3 Con la información obtenida en 4.2, es posible utilizando galvanómetro calibrando para lecturas de temperatura. Para el puente de deflexión resistivo: 4.4 Usando Microsoft Excel determinar la ecuación de calibración , el coeficiente de correlación y la gráfica de diferencias de potencial versus resistencia para una función no lineal que más se ajusten a los datos experimentales

Voltaje vs Resistencia 1.4 1.2

f(x) = -0.4 ln(x) + 2.42 R² = 0.99

1

Voltaje vs Resistencia Logarithmic (Voltaje vs Resistencia)

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

100

200

300

400

500

600

Ecuación de calibración: V = -0,402ln(x) + 2,4243 Coeficiente de correlación:

R2 = 0,9895

4.6 Evaluar las características sistemáticas siguientes del puente de deflexión -

Especificar el alcance de entrada y de salida.

ALCANCE: Alcance de entrada: Imin 273

Imax 373

Omin 21

Omax 542

Alcance de salida:

-

Especificar el intervalo de entrada y de salida.

INTERVALO: Intervalo de entrada = Intervalo de salida =

Imax - I min

= 100 °C

O max - Omin = 0,921 Ω

-

Determinar la ecuación de la línea recta ideal.

E MAX −E MIN (T −T MIN ) T MAX −T MIN 0,521−0 E−0= (T −273) 373−273 E−E MIN =

E vs T 1 0.8

f(x) = 0.01x - 2.51 R² = 1

0.6 Recta Ideal Diferencia de Potencial(voltios)

Linear (Recta Ideal) 0.4 0.2 0 250 270 290 310 330 350 370 390 Temperatura(kelvin)

E=5,21 T −1422,33

-

Determinar la ecuación de no linealidad.

ECUACIÓN DE NO LINELIDAD: N(T) = Ecuación de calibración + ecuación lineal ideal N(T) = -9E-13T5 + 1E-09T4 - 6E-07T3 + 0,000T2 - 0,018T +

1,188 + (0.009T-2.513)

-

Calcular la no linealidad máxima como porcentaje de la deflexión a escala completa.

El máximo se da cuando T = 373 y N = - -22,9602957

N=

ECUACION DE NO LINEALIDAD OMAX −O MIN

N=

−9 E−13T 5+1 E−09 T 4−6 E−07 T 3+0,000 T 2−0,018T +1,188+(0.009T −2.513) 0.002−0.923

N(%) = 24.92%

-7 -9250 270 290 310 330 350 370 390 -11 -13 No Linealidad

-15 -17

Curva de No Linealidad

-19 -21 -23 -25 Temperatura(kelvin)

-

Determinar la sensibilidad del termistor para una temperatura de 50°C-

SENSIBILIDAD S (T )=

d (−9 E−13 T 5+1 E−09 T 4−6 E−07 T 3+0,000 T 2−0,018T +1,188+(0.009T −2.513)) dT S ( 373 )=8,06 ×10−3

VII.

DISCUSIONES

 En el armado de puente de deflexión resistivo hubo una serie de fallas en las conexiones, ya que en la soldadura de las piezas algunas estaban flojas, y hacían falso contacto, lo que produjo que en el

momento de la toma de lecturas en el voltímetro, permanecía estable, no respondía al cambio de temperatura.  En la toma de datos del experimento se midió 2 veces la toma de datos para tener más precisión y así esta pueda salir más exacta.  Quizás algunos de los errores en las medidas sobre todo en los primeros datos hallados, se puede ver que los valores al parecer tuvieron algunas variaciones, debido que al hacer el ajuste vimos que estos valores no guardaban correlación con el resto. VIII.

CONCLUSIONES

1. Se concluyó que para los rangos de temperatura tomados (15ºC – 95ºC) obtenemos un aumento ascendente en la lectura del voltímetro. 2. Se concluyó que si variamos la fuente de poder en el puente de Wheatstone, los valores de las resistencias permanecerán constantes en el circuito eléctrico, pero hay una variación de voltaje, y comprobamos que ambas magnitudes guardan una relación lineal: E = f (T) = = 0,009T + 2.513 3. Este tipo de montajes es necesario para poder cambiar el valor de la resistencia del elemento sensor (termistor) a un valor de voltaje y con este poder mandarlo a un aparato presentador de resultados es lo que se llama un puente de deflexión resistivo. IX.

RECOMENDACIONES 1. Siendo el factor humano, tanto por la falta de desconocimiento o descuido, la causa de las mediciones erróneas; antes de realizar las mediciones debemos tener conocimiento de las técnicas y el cuidado necesario. 2. Al manipular algún instrumento o equipo debemos de seguir exactamente las instrucciones impartidas por el profesor acerca de los precauciones en el uso del equipo, ya que de no seguirse estas, pueden ocurrir accidentes lamentables. 3. Al montar el equipo se detectaron fallas en el sistema de conexiones de los aparatos provocando fallas en algunos de ellos, debido a que las conexiones eran deficientes. 4. Faltaron algunos adaptadores para los equipos y que presentaban distintas formas de tomas con respecto a los tomacorrientes que se encontraban en el laboratorio.

X.

BIBLIOGRAFIA

1. /url2F7_Circuitos%2520de%2520acondicionamiento %2520para%2520sensores

%2520resistivos.pdf&rct=j&q=puente+de+deflexi %C3%B3n+resistivo 2. www.iuma.ulpgc.es/~montiel/stas/slides/ftp/.../03-slidestas.pdf 3. oretano.ieleab.uclm.es/~jgarcia/.../Programa_instrumentacion.pdf .