Calibraci n
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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.