PRACTICA DE LABORATORIO N°01

“CALIBRACION DE UN TERMISTOR”

I.- OBJETIVOS:

1.1.- Determinar la ecuación calibración de un elemento sensor (Termistor CNT),

mediante la medición de temperaturas y resistencias.

1.2.- Determinar algunas características sistemáticas del termistor.

II.- FUNDAMENTO TEORICO:

Termistor, componente electrónico cuya resistencia varía sensiblemente con la

temperatura. Se trata de una resistencia no lineal, ya que la corriente que la atraviesa

no es función lineal del voltaje. Un termistor de coeficiente negativo de temperatura

(NTC) es aquel cuya resistencia disminuye a medida que la temperatura aumenta, y

un termistor de coeficiente positivo de temperatura (PTC) es aquel cuya resistencia

aumenta conforme aumenta la temperatura.

La variación de temperatura puede tener dos orígenes distintos. El calentamiento es

externo cuando la energía calorífica procede del ambiente en el que se encuentra la

resistencia. El calentamiento es interno, y se denomina entonces autocalentamiento,

cuando la fuente de calor está generada, por efecto Joule, por la propia corriente que

atraviesa el termistor. Los NTC funcionan por calentamiento externo y son utilizados

como sensores de temperatura, mientras que los PTC funcionan por

autocalentamiento y se emplean para proteger los componentes electrónicos de un

circuito de las sobrecorrientes que aparecen en el encendido del mismo.

Los termistores tienen, frente a otros componentes sensibles a las modificaciones de

temperatura, las ventajas de su bajo precio, sus dimensiones reducidas, su rápida

respuesta y su elevada resistencia nominal, es decir, su resistencia a 25 ºC.

Un Termistor NTC (Negative Temperature Coefficient) es una resistencia variable

cuyo valor va decreciendo a medida que aumenta la temperatura. Son resistencias de

coeficiente de temperatura negativo, constituidas por un cuerpo semiconductor cuyo

coeficiente de temperatura es elevado, es decir, su conductividad crece muy

rápidamente con la temperatura.

Se emplean en su fabricación óxidos semiconductores de níquel, zinc, cobalto, etc.

La relación entre la resistencia y la temperatura no es lineal sino exponencial:

……………. (1)

Donde: R (Ω) es la resistencia a la temperatura T

T (K) es la temperatura

A y B son las constantes del termistor

La característica tensión-intensidad (V/I) de un termistor NTC presenta un carácter

peculiar ya que, cuando las corrientes que lo atraviesan son pequeñas, el consumo de

potencia (R * I2) será demasiado pequeño para registrar aumentos apreciables de

temperatura, o lo que es igual, descensos en su resistencia óhmica; en esta parte de la

característica, la relación tensión-intensidad será prácticamente lineal y en

consecuencia cumplirá la ley de Ohm.

Si seguimos aumentando la tensión aplicada al termistor, se llegará a un valor de

intensidad en que la potencia consumida provocará aumentos de temperatura

suficientemente grandes como para que la resistencia del termistor NTC disminuya

apreciablemente, incrementándose la intensidad hasta que se establezca el equilibrio

térmico. Ahora nos encontramos, pues, en una zona de resistencia negativa en la que

disminuciones de tensión corresponden aumentos de intensidad.

También se dispone de termistores con coeficientes positivos de temperatura (CPT).

Estos termistores tienen la característica de aumentar su resistencia cuando aumenta

la temperatura.

III.- PARTE EXPERIMENTAL.

3.1.- INSTRUMENTOS Y MATERIALES

Un termómetro de mercurio de -100C a 1100C

Un multimetro digital.

Una cocina eléctrica

Un vaso de precipitación

Un termistor (CNT) de 100 ohmnios

Un agitador

Dos cables eléctricos conectores de un metro

Dos plus machos

Un soporte, hielo y agua

3.2.- PROCEDIMIENTO

a) Armar el equipo experimental como se muestra en la figura N°1.

b) Colocar el hielo en el vaso de precipitación.

c) Seleccionar en el multimetro, el ohmiómetro con el rango apropiado

d) Tomar mediciones de temperaturas y resistencias desde el punto de

fusión del agua (0 0C) hasta el punto de ebullición (100 0c) en intervalos de

50C anotarlos en la tabla Nº1. para una buena medición agite el agua para

uniformizar la temperatura.

e) Repita el paso d pero en forma descendente y anotar las mediciones en la

tabla N°2

IV.- RESULTADOS

4.1 T albas de datos experimentales

Tabla Nº.1: Mediciones en forma ascendente para la temperatura del sensor

n T(°C)

T(K)

1/T(K)-1

R(Ω)

1 0 273 0.0036630 230

2 5 278 0.0035971 155

3 10 283 0.0035336 122

4 15 288 0.0034722 97

5 20 293 0.0034130 96

6 25 298 0.0033557 95

7 30 303 0.0033003 82

8 35 308 0.0032468 72

9 40 313 0.0031949 58

10 45 318 0.0031447 46

11 50 323 0.0030959 37

12 55 328 0.0030488 26

13 60 333 0.0030030 23

14 65 338 0.0029586 20

15 70 343 0.0029155 19

16 75 348 0.0028736 15

17 80 353 0.0028328 14

18 85 358 0.0027933 13

19 90 363 0.0027548 11

20 95 368 0.0027174 10

21 100 373 0.0026810 11

Tabla N°.2: mediciones en forma descendente para la temperatura del sensor

n T(°C)

T(K)

1/T(K)-1

R(Ω)

1 100 373 0.0026810 11

2 95 368 0.0027174 12

3 90 363 0.0027548 14

4 85 358 0.0027933 16

5 80 353 0.0028328 18

6 75 348 0.0028736 20

7 70 343 0.0029155 23

8 65 338 0.0029586 26

9 60 333 0.0030030 30

10 55 328 0.0030488 36

11 50 323 0.0030959 41

12 45 318 0.0031447 48

13 40 313 0.0031949 56

14 35 308 0.0032468 66

15 30 303 0.0033003 78

16 25 298 0.0033557 95

17 20 293 0.0034130 11

18 15 288 0.0034722 132

19 10 283 0.0035336 162

20 5 278 0.0035971 164

21 0 273 0.0036630 166

V.- DISCUSIÓN

VI.- CONCLUSIONES

Gráfica Rvs 1/T

y = 0.0016e3228.4x

R2 = 0.9815

0

50

100

150

200

250

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004

1/Temperatura

Re

sis

ten

cia

R (Ω) Exponencial (R (Ω))

En un termistor (CNT) si la temperatura (T) aumenta por tanto la

resistencia (R) disminuye.

VII.- CUESTIONARIO

5.1 Para los siguientes rangos de temperatura:

Hacer las graficas R vs. 1/T utilizando el Microsoft Excel con sus respectivas

ecuaciones de calibración y coeficientes de correlación

0°C a 100°C

Gráfica R vs 1/T

y = 0.0091e2724.9x

R2 = 0.9487

0

50

100

150

200

250

0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036 0.0037

1/Temperatura

Re

sis

ten

cia

R (Ω) Exponencial (R (Ω))

Gráfica R vs 1/T

y = 0.0402e2281.7x

R2 = 0.8731

0

20

40

60

80

100

120

0.0031 0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034 0.00345 0.0035

1/Temperatura

Re

sis

ten

cia

R (Ω) Exponencial (R (Ω))

0°C a 50°C

15°C a 45°C

.

5.2 para el rango de 0°C a 100°C:

a) Especificar el alcance de entrada y salida del termistor.

b) Especificar el intervalo de entrada y de salida del termistor

c) Determinar la ecuación de la línea recta ideal de termistor.

d) Determinar la ecuación de no linealidad del termistor.

e) calcular la no linealidad máxima con porcentaje de la reflexión a escala completa

del termistor.

f) Determinar la sensibilidad del termistor para una temperatura de 50°C.

g) Calcular la histéresis máxima como porcentaje de la deflexión a escala completa

del termistor.