I. INTRODUCCIÓN

Los sensores son dispositivos capaces de detectar diferentes cantidades físicas y transformarlas en variables de tipo eléctricos. Para nuestro caso, los sensores de temperatura Un sensor óptico son todos aquellos que son capaces de detectar diferentes valores de temperatura y expresarlos mediante señales eléctricas, esto es importante, debido a que debemos tener en cuenta los rangos de temperatura, con esto se garantiza que tipo de sensor se puede usar para así lograr las mejores mediciones posibles y relacionar las principales características que poseen cada uno de estos.

II.OBJETIVOS1. Determinar las principales características en el

funcionamiento de algunos sensores térmicos.2. Identificar para cada uno de los sensores a usar su zona

de linealidad, sensibilidad y rangos de temperatura en los cuales opera de forma adecuada.

III. MARCO REFERENCIAL

A. Termocuplas

Las termocuplas, se elaboran a partir de un par de alambres de distinto material o composición, unidos en un extremo. En donde al aplicar temperatura en la unión se genera una tensión en milivolts, tensión que aumenta de forma proporcional con el aumento de la temperatura. En la siguiente figura podremos observar tanto su formato de unión como su curva de linealización común

Fig 1. Formato de unión en las termocuplas

Fig 2. Curva de linealizacion de los diferentes tipos de metales que forman le termocupla

De acuerdo a la curva de linealización común podemos observar que nuestra relación de voltaje-temperatura no es de forma lineal, por lo cual se debe lineal izar en tramos calcular la sensibilidad de esta termocupla dependiendo del tipo de metales que forman la termocupla, estas se clasifican en: B, C, E, J, K, L, N, R, S, T, U [1], las cuales podremos observar en la siguiente figura:

Fig 3. Tipos de materiales que forman las termocuplas y valores de T(ºC) y voltaje

Ahora podemos describir las principales características que poseen las termocuplas, a la hora de obtener diferentes valores de temperatura:

1-    Presentan el más amplio rango de temperatura con respecto a los otros sensores de temperatura.2-    Son resistentes al ambiente.3-    Son exactas.4-    Son sensibles.5-    Autoalimentadas.6-    Bajo costo.

7-    Requieren de otro sensor de temperatura.8-    Son menos estables que otros sensores de temperatura

[3].

SENSORES DE TEMPERATURAJoan Sebastián Silva cód. 20121007090, Juan Sebastián Velasco cód. 20121007125, Manuel Fajardo.

20121007124, Jonathan Chila cód. 20121007137 – Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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La función polinómica para los termopares o termocuplas, excepto para el tipo K, es:

Teniendo en cuenta que T en °C. Y para el termopar de tipo K:

Los coeficientes ai se encuentran en mediante tablas [3]. La función polinómica inversa determina la temperatura T (°C) a partir r de la f.e.m. (mV) desarrollada por el termopar [3]:

B. Termistor

Los termistores son sensores de temperatura resistivos donde la el elemento sensor cambia su resistencia de acuerdo con las variaciones de temperatura. Existen dos tipos de termistor, aquellos cuya resistencia aumenta en función de la temperatura, también llamados PTC ( Positive Temperature Coefficient ) y aquellos cuya resistencia disminuye conforme aumenta la temperatura, llamados NTC ( Negative Temperature Coefficient) [4]. En la siguiente figura podremos apreciar sus diferentes presentaciones:

Fig. 4. Diferentes tipos de termistor y su simbología

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. Respecto a su desventaja principal es que no son lineales, lo que dificulta la adquisición de datos y son complicados de calibrar [5]. En la siguiente figura podemos ver la comparación entre el termistor, la RTD y la termocupla

y podremos observar que el comportamiento del termistor, en este caso NTC es el menos lineal de los 3:

Fig 5. Comparación entre Resistencia vs Temperatura para diferentes sensores de temperatura

La relación entre la resistencia del termistor y la temperatura viene dada por la expresión:

Rt=Roeβ ( 1T− 1

T 0)

Donde: Rt es la resistencia a la temperatura absoluta T en ohms, Ro es la resistencia a la temperatura absoluta de referencia To y β es la constante en un intervalo moderado de temperaturas.

C.SensibilidadLa sensibilidad se puede definir como la razón entre el incremento de la señal de salida o de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo. [3]

IV. MATERIALESEn la siguiente tabla se muestra los materiales usados para la práctica;

Material CostoTermistor tipo NTC $8000Cautin $18000Arduino $63800Total $89000

Tabla 1: Materiales usados en la práctica

V. PROCEDIMIENTO Con ayuda de un microcontrolador (Arduino) se hará las mediciones pertinentes para el registro de los valores obtenidos mediante la conexión ya sea de la termocupla o del termistor hacia el arduino, también se comparara los valores

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respectivos mediante el multímetro, el cual nos indicara sus valores respectivos de temperatura y voltaje para así obtener para cada valor de temperatura, su respectivo valor de resistencia para así poder hacer el cálculo de sensibilidad, su zona de linealidad y los rangos en los que puede trabajar.

REFERENCIAS

[1] http://www.unet.edu.ve/~ielectro/Sensores%20de%20Temperatura.htm [2] http://medirtemperatura.com/termistor.php[3] CREUS SOLÉ, Antonio. Instrumentación Industrial. 6 Ed. Alfaomega, 1998[4] GARRIDO, Pedro. El ABC de la Automatizacion: Sensores de Temperatura [5] http://medirtemperatura.com/sensor-temperatura.php

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