SENSORES Y ACTUADORES INDUSTRIALES

TEMA : MEDIDOR DE TEMPERATURA CON PT100 Y LM35

ALUMNOS : SALCEDO CAMPOS MANUEL

ORTIZ POZO, HELENN

PROFESOR : JAVIER EDUARDO CIEZA DAVILA

2014

INTRODUCCIÓN

La temperatura es una de las magnitudes físicas que más se miden. Los sensores de temperatura convierten una magnitud física en una resistencia o tensión eléctrica.

El uso de sensores de temperatura es muy amplio. Sea que se trate de la temperatura ambiental en la casa o en la oficina o la temperatura precisa de un material en proceso de ebullición, la medición de temperatura en el ámbito privado o industrial es muy importante.

Los sensores de temperatura usan diferentes efectos físicos para convertir la temperatura en una magnitud eléctrica. Los sensores de resistencia cambian su resistencia eléctrica al cambiar la temperatura. Como la curva característica no es siempre lineal, la electrónica debe hacer tales correcciones para adquirir la mayor precisión posible.

En nuestro trabajo nosotros explicaremos el uso de un circuito con lm35 y pt100. El siguiente informe consta de 3 partes explícitamente en la cual hablaremos del Marco Teórico, Desarrollo de nuestro Proyecto y las Observaciones que nos dejó la realización de este circuito.

MARCO TEÓRICO

I.I. SENSOR DE TEMPERATURA LM35

El LM35 es un sensor de temperatura integrado de precisión, cuya tensión de salida es linealmente proporcional a temperatura en ºC (grados centígrados).

El LM35 por lo tanto tiene una ventaja sobre los sensores de temperatura lineal calibrada en grados Kelvin: que el usuario no está obligado a restar una gran tensión constante para obtener grados centígrados.

El LM35 no requiere ninguna calibración externa o ajuste para proporcionar una precisión típica de ± 1.4 ºC a temperatura ambiente y ± 3.4 ºC a lo largo de su rango de temperatura (de -55 a 150 ºC). El dispositivo se ajusta y calibra durante el proceso de producción.

La baja impedancia de salida, la salida lineal y la precisa calibración inherente, permiten la creación de circuitos de lectura o control especialmente sencillos. El LM35 puede funcionar con alimentación simple o alimentación doble (+ y -)

Requiere sólo 60 µA para alimentarse, y bajo factor de auto-calentamiento, menos de 0,1 ºC en aire estático. El LM35 está preparado para trabajar en una gama de temperaturas que abarca desde los- 55 ºC bajo cero a 150 ºC, mientras que el LM35C está preparado para trabajar entre -40 ºC y 110 ºC (con mayor precisión).

Figura 1: Sensor LM35

I.I.I. VENTAJAS DEL LM35

El LM35 no requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente.

La baja impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibración hace posible que esté integrado sea instalado fácilmente en un circuito de control.

Debido a su baja corriente de alimentación se produce un efecto de auto calentamiento muy reducido.

Se encuentra en diferentes tipos de encapsulado, el más común es el TO-92, utilizada por transistores de baja potencia.

Figura2. Esquema del LM35

I.II. SENSOR DE TEMPERATURA PT100

El PT100 es un sensor de temperatura que basa su funcionamiento en la variación de resistencia a cambios de temperatura del medio. Son un tipo de RTD (Dispositivo Termo Resistivo). Consiste de un arrollamiento muy fino de platino y protegido por un revestimiento cerámico.

Este material a 0 °C tiene una resistencia de 100 ohms y al aumentar la temperatura aumenta su resistencia. Su respuesta no es lineal pero si creciente y característico del platino. A través de tablas es posible hallar la temperatura exacta a la que se encuentra.

I.II.I VENTAJAS DEL PT100

Los PT100 son levemente más costosos y mecánicamente no tan rígidos como las termocuplas, las superan especialmente en aplicaciones de bajas temperaturas (-100 a 200 °C).

Los PT100 pueden fácilmente entregar precisiones de una décima de grado con la ventaja que un PT100 no se descompone gradualmente entregando lecturas erróneas, si no que normalmente se abre, con lo cual el dispositivo medidor detecta inmediatamente la falla del sensor y da aviso.

Este comportamiento es una gran ventaja en usos como cámaras frigoríficas donde una desviación no detectada de la temperatura podría producir algún daño grave. Además el PT100 puede ser colocado a cierta distancia del medidor sin mayor problema (hasta unos 30 metros) utilizando cable de cobre convencional para hacer la extensión.

Figura 3.Sensor PT100 de platino

DESARROLLO

II.1. Procedimiento

La realización de los circuitos fue probada en proteus para pasar a pruebas reales en el protoboard, el PT100 requirió de un circuito acondicionador para convertir la variación de resistencia a variación de voltaje y este al final ser amplificado para que el PIC pueda reconocerlo.

En el circuito LM35 no se requiero de esto solo se necesitó un circuito amplificador para mejorar la señal y poder ser detectado por el PIC.

Figura 4. Diagrama del circuito lm35 y pt100 en proteus

II.2. Diseño

Después de simular el circuito en el programa de simulación, lo implementamos en físico. Para ello acondicionamos el circuito con un amplificador diferencial para que me dará el voltaje requerido, en el caso del PT100 tuvimos que añadirle un puente Weathstone para poder hallar la variación entre la resistencia y el voltaje ya que sino el pic. no lo detectará.

Figura5. Circuito LM35 y PT100 implementado

II.III. Materiales

1 LM35

1 PT100

3 Potenciómetros

1 LCD

1 LED

1 cristal 4 hz

II.IV. Resultados

Tomamos los 50 primeros valores del PT100, para poder hallar la ecuación de la recta que después aplicaremos en el compiler.

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Figura6. Ecuación de la recta(Voltaje Real vs Voltaje Medido)

II.V. Análisis de Resultados

Mediante esta ecuación de la recta podemos hallar la fórmula necesaria real en mi programación del circuito. La cual sería de la siguiente manera: PT100NUEVO=1.2076*PT100-10.448.

Al momento de tomar los valores se deberán esperar a que el voltaje del Opamp se estabilice ya que sino nuestra temperatura tomada puede variar y hacernos tomar medidas incorrectas.

Para mantener la precisión en la medición de sensores de temperatura con una escasa resistencia específica, se usan sensores de temperaturas de varios hilos, esto permite compensar la resistencia en el medidor

Se deberá tener cuidado con la relación de las resistencias del Opamp ya que de esto dependerá de la amplificación de nuestro circuito.

Si se desea sensar dispositivos con cambios brusco de temperaturas se recomienda el pt100 que tiene un tiempo de retardo menor al del lm35.

CONCLUSIONES

Para mantener la precisión en la medición de sensores de temperatura con una escasa resistencia específica, se usan sensores de temperaturas de varios hilos, esto permite compensar la resistencia en el medidor

Calor y temperatura son dos cosas diferentes. El calor es la energía que fluye como consecuencia de la diferencia de temperatura entre dos cuerpos, y la temperatura es la medida de la energía cinética promedio de un determinado cuerpo.

Las temperaturas inexactas pueden tener graves consecuencias, como la reducción de la vida útil del equipo si sufre un sobrecalentamiento de unos grados.

Al momento de delimitar el grado máximo que se desea que el sensor en el pt100 se deberá tener en cuenta que para 0°C deberá usarse 100 ohms y con 50°C se usarán 120 ohmios

El costo del lm35 es menor al pt100, es decir si se desea un sensor de bajo costo es recomendable usar el lm35.

Los sensores de temperatura se integran dentro de los dispositivos empleados en los sistemas domóticos, tanto para control como para gestión energética.