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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA. LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. FACULTAD DE IMGENIERIA. ESCUELA: ELECTRICA. CATEDRA: PROYECTO DE ELECTRONICA ANALOGICA II

SENSOR DE TEMPERATURA

Elaborado por: Jairo Morales C.I. 20.582.526 Javier Hernández C.I. 20.578.572 Daniel Salas C.I. 21.212.847 Maracaibo, 7 de octubre de 2013

ESQUEMA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN 1. OBJETIVOS 2. MARCO TEÓRICO 2.1. Sensores de temperatura 2.2. Tipos 2.2.1. Termistores 2.2.2. RTD 2.2.3. Termopares 3. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS 4. PROCEDIMIENTO DE LA PRACTICA 5. DATOS Y LECTURAS OBTENIDAS 6. CALCULOS TEORICOS-PRACTICOS 7. SIMULACIONES DEL EXPERIMENTO 8. ANEXOS 9. ANALISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES REFERENCIAS

INTRODUCCIÓN Los sensores de temperatura son aquellos que indican la variación de la misma por señales eléctricas, esto se logra mediante configuraciones en los materiales ya sean semiconductores, metales y otros. Los sensores de temperatura permiten monitorear el funcionamiento de cualquier aparato eléctrico, mecánico o electrónico, y así prevenir el desgaste o mal funcionamiento de los mismos, ya que se sabe que a temperaturas descontroladas los materiales tienden a debilitarse y en consecuencia se desencadena el mal funcionamiento de los aparatos. No solo los sensores de temperatura son usados en aparatos o maquinas, sino que también sirven de uso domestico como prevenir un incendio, son una herramienta necesaria para el área meteorológica y estos son algunos de sus múltiples usos. Hoy en día existen distintos tipos de sensores los cuales se distinguen por sus rangos de temperatura y su precisión según sea el medio en el que trabajaran, los tamaños son variados hasta existen algunos del tamaño de una cabeza de alfiler. A continuación en este informe se desarrollara un concepto de lo que es un sensor de temperatura y sus distintos tipos, y además todo lo referente al desarrollo de esta práctica.

1. OBJETIVOS -

Diseñar un sensor de temperatura mediante un LM35 y leds para su señalización

-

Verificar a través de un multimetro los cambios de voltaje en el circuito para corroborar el funcionamiento del sensor con los cambios en la temperatura inducidos

2. MARCO TEÓRICO 2.1. Sensores de temperatura Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en señales eléctricas que son procesados por equipo eléctrico o electrónico. Hay tres tipos de sensores de temperatura, los termistores, los RTD y los termopares. El sensor de temperatura, típicamente suele estar formado por el elemento sensor, de cualquiera de los tipos anteriores, en su interior posee un material muy conductor de la temperatura, para que los cambios se transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que se conectarán el equipo electrónico. 2.2. Tipos 2.2.1. Termistores Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor: 

NTC (Negative Temperature Coefficient) – Coeficiente de temperatura negativo



PTC (Positive Temperature Coefficient) – Coeficiente de temperatura positivo

Cuando la temperatura aumenta, los tipo PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen. El material base con que están fabricados los termistores es un semiconductor que deja pasar parcialmente la corriente. La ventaja de los termistores frente a otros sensores de temperatura es el bajo precio de estos, su amplio rango de medida y lo extendidos que se encuentran, lo que permite encontrar dispositivos a los que se pueden conectar sin mayores problemas.

La desventaja principal es que no son lineales, lo que dificulta la adquisición de datos y son complicados de calibrar. 2.2.2. RTD (Resistance Temperature Detector) Las RTD son dispositivos basados en la variación normal que experimenta la resistencia de un conductor metálico puro con la temperatura, como resultado del cambio de su resistividad y sus dimensiones. Esta variación es directa, es decir, que si la temperatura aumenta o disminuye, la resistencia también aumenta o disminuye en la misma proporción. Se dice, entonces, que son dispositivo

con

coeficiente

de

temperatura

positivo

(PTC).

El elemento sensor es típicamente un fino alambre de platino o una delgada película del mismo material aplicada a un sustrato cerámico. Otros metales comúnmente utilizados como elementos sensores son: el níquel, el cobre y el molibdeno. Las RTD, principalmente las versiones de platino, se caracterizan principalmente por su precisión y su amplio rango de temperaturas de operación, el cual se extiende desde -250°C hasta +850°C. Tienen también una sensibilidad y estabilidad muy altas, y ofrecen una respuestamás lineal que las termocuplas o los termistores.

2.2.3. Termopares El termopar, también llamado termocupla y que recibe este nombre por estar formado por dos metales, es un instrumento de medida cuyo principio de funcionamiento es el efecto termoeléctrico. Un material termoeléctrico permite transformar directamente el calor en electricidad, o bien generar frío cuando se le aplica una corriente eléctrica. El termopar genera una tensión que está en función de la temperatura que se está aplicando al sensor. Midiendo con un voltímetro la tensión generada, conoceremos la temperatura. Los termopares tienen un amplio rango de medida, son económicos y están muy extendidos en la industria. El principal inconveniente estriba en su precisión, que es pequeña en comparación con sensores de temperatura RTD o termistores.

3. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS  Protoboard  Cables para conexiones  Potenciómetros  Fuente DC  Sensor LM35  Opam LM34N  Multimetro  LEDs de diferentes colores

4. PROCEDIMIENTO DE LA PRACTICA IMAGEN DEL CIRCUITO PROTEUS Partiendo de la idea de que el LM35 cedía 0.1 V por cada grado de temperatura que aumentaba se diseño el circuito para que los leds encendieran de tal forma que: uno siempre se encendiera ya que estaría ligado a la temperatura ambiente, otro a partir de los treinta y nueve grados y el siguiente a partir de los cuarenta y seis grados Celsius. Como segundo paso se procedió a ensamblar el circuito en el protoboard tal cual se muestra en la figura, para corroborar el buen funcionamiento del circuito se utilizo un cautín para que indujera los cambios en la temperatura, a través de dos multimetros se midió la temperatura cerca del cautín y el sensor y otro se uso para medir la variación de voltajes en las salidas del opam

5. DATOS Y LECTURAS OBTENIDAS Leyenda: Rango de temperatura

Led encendido

Ambiente

Verde

ºC>39

Amarillo

ºC>46

Rojo

Lecturas: Voltaje

Temperatura

0V

Ambiente

Verde

0.37V

+37ºC

Amarillo

0.47V

+47ºC

Rojo

6. CALCULOS TEORICOS-PRACTICOS 

Estudio del 2do LED:

Teóricamente: R1=50kΩ; R2= 1.7kΩ V(R1)= 12V

=>V(R2)= 0.395V

V(R2)=

Para la práctica: R1=50kΩ; R2=1.63kΩ V(R1)=12V

=>V(R2)= 0.37V

V(R2)= 

Estudio del 3er LED:

Teóricamente: R1=50kΩ; R2= 2kΩ V(R1)= 12V

V(R2)=

Led

=>V(R2)= 0.461V

Para la práctica: R1=47kΩ; R2=1.9kΩ V(R1)=12V

V(R2)=

=>V(R2)= 0.459V

7. SIMULACIONES DEL EXPERIMENTO 8. ANEXOS 9. ANALISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES

El primer LED (Verde) no se estudió, ya que siempre se iba a mantener encendido porque en el comparador el voltaje fijo era de 0V, entonces el sensor siempre se iba a mantener enviando un voltaje mayor a 0 debido a la temperatura ambiente. El segundo LED (Amarillo) debía encenderse en el momento que el sensor enviara más de 3.7V, es decir, la temperatura que detectase fuese mayor de 37ºC, y así fue como paso en la práctica, el LED se encendió con 37ºC El tercer LED (Rojo) se encendería con el sensor enviando más de 4.66V según nuestros cálculos (+46ºC), pero lo hizo a partir de 4.7V (47ºC), se puede notar que el margen de error es casi despreciable, lo que hace al resultado muy aceptable. Cabe destacar que los valores de voltajes fijos en la práctica que se compararían con los voltajes enviados por el sensor, no fueron iguales a los que pretendíamos (en la teoría), debido a imprecisiones al momento de graduar los potenciómetros, entonces al variar las resistencias, variaron los voltajes.

REFERENCIAS -

Sensores

de

temperatura.

http://medirtemperatura.com/sensor-temperatura.php

.30/09/2013 -

Sensores de temperatura. http://snsoresdetemperatura.blogspot.com/ . 30/09/2013