Informe Sensor

Automatización Industrial II

Universidad Politécnica Salesiana


Informe sensor de temperatura curva de

funcionamiento

Santiago Yánez

08-07-20 15


Título: Sensor de temperatura (curva de funcionamiento)

Objetivo GeneralEstudiar el comportamiento de los termopares y diseñar circuitos de acondicionamiento de señal para la adquisición y visualización de los datos de temperatura.

Objetivos específicosAprender a construir la curva de funcionamiento de un sensor.Entender que tipo de señal nos entregan los sensores.Aprender cuan importante son los sensores en la automatización industrial.Aprender que el tipo de señal entregada por un sensor pude ser manipulada pudiendo convertirla en una señal digital mediante un micro controlador. Relacionar los conocimientos adquiridos en clase con la práctica.

AlcanceConjuntamente con lo aprendido mediante consultas, ejercicios, trabajos y con la respectiva ayuda del docente iremos adquiriendo conocimientos que nos involucraran mas con la automatización industrial.

Materiales Termocupla tipo JReverbero eléctricoMultímetro de precisiónJeringa

Marco teóricoTermocuplas Las termocuplas son el sensor de temperatura más común utilizado industrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto material unidos en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto Seebeck) del orden de los mili voltios el cual aumenta con la temperatura. [1]

Existen una infinidad de tipos de termocuplas, pero casi el 90% de las termocuplas utilizadas son del tipo J ó del tipo K.

Las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del plástico, goma (extrusión e inyección) y fundición de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio).Una Termocupla tipo J está hecha con un alambre de hierro y otro de constatan. El alambre de hierro se puede reconocer con un imán, además el hierro es gris opaco aunque algunas veces estos


alambres se recubren con una delgada capa de cobre para evitar oxidación. El constatan (cobre-níquel) es también magnético pero muy levemente, se reconoce mejor porque es plateado brillante.

Las termocuplas K están hechas con cromel (cromo - aluminio) y alumel (aluminio - níquel) ambos de color plateado brillante pero el alumel es levemente magnético por su contenido de níquel. [1]

Procedimiento Una vez entendido como funciona una termocupla y que datos me va a brindar iremos registrando los datos de acuerdo a las mediciones tomadas

1. En un recipiente con agua empezamos midiendo la temperatura a la que se encontraba el líquido y el nivel de voltaje que mostraba nuestra termocupla al ser expuesta a esta temperatura.

2. Iremos calentando el agua de tal manera de tomar mediciones cada 3 grados de variación de temperatura.

3. Repetiremos este proceso tres veces de tal manera de sacar un promedio de los valores obtenidos en cada proceso para construir la curva de funcionamiento del sensor.


Fig.1 Termocupla [2]


Tabla de datos obtenidos

Primera medición Segunda medición Temperatura

°C

VoltajemV

19 0,322 0,325 0,328 0,331 0,434 0,437 0,540 0,643 0,746 0,949 0,952 1,155 1,258 1,461 1,564 1,867 1,970 2,173 2,276 2,379 2,482 2,585 2,6

Temperatura

°C

VoltajemV

19 0,322 0,325 0,428 0,431 0,434 0,437 0,440 0,543 0,646 0,749 0,852 1,155 1,258 1,261 1,364 1,467 1,570 1,773 1,876 2,179 2,282 2,385 2,6


Tercera medición Promedio de las mediciones

Temperatura

°C

VoltajemV

19 0,322 0,325 0,3666666

728 0,3666666

731 0,4333333

334 0,4666666

737 0,5333333

340 0,6666666

743 0,8333333

346 1,0333333

349 1,1333333

352 1,3666666

755 1,4666666

758 1,5666666

761 1,6666666

764 1,8333333

367 1,970 2,0666666

773 2,1333333

376 2,379 2,482 2,5

Temperatura

°C

VoltajemV

19 0,3 22 0,325 0,428 0,431 0,534 0,637 0,740 0,943 1,246 1,549 1,752 1,955 258 2,161 2,264 2,367 2,370 2,473 2,476 2,579 2,682 2,7


Gráficas en matlab

Grafica promedio entre las tres mediciones


10 20 30 40 50 60 70 80 900

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Sensor de temperatura

Temperatura

Volta

je(m

V)

AnálisisDe acuerdo a la gráfica podemos ver la característica de repetitividad de un sensor la cual analiza que diferencia hay en la salida cuando se aplican los mismos valores de entrada y en las mismas condiciones.Podemos ver que nuestras curvas no son lineales debido a la existencia de saturación o zonas muertas.

Conclusiones

Concluí que para calibrar un sensor por lo menos se debe tomar tres mediciones para no tener ningún problema al momento de trabajar con dicho sensor.

Pude concluir que es necesario contar con un punto de referencia, ya que éste dispositivo sólo mide diferencias de potencial.

Concluí que la falta de linealidad puede ser debida a la existencia de saturación o zonas muertas.

Los errores de medición se dan por errores humanos o por variaciones mínimas en las señales entregadas por la termocupla (falta de calibración).

Entendí que la repetitividad en un sensor es muy importante ya que de esto dependerá cuan bien esta calibrado un sensor.


Entendí que la importancia de las termocuplas en la investigación científica y en la industria es debida, entre otras cosas, a su bajo costo, versatilidad, alta velocidad de respuesta y amplio rango de uso.

Recomendaciones Estar muy atentos al momento de recopilar los datos ya que de esto dependerá el éxito de nuestra práctica.

Ir calentando el agua con mucha precisión para obtener los rangos deseados y recopilar los datos que servirán para graficar la curva.

Tener un multímetro de precisión para obtener medidas exactas y acorde a la señal enviada por la termocupla.

Ser intuitivos para saber como se esta comportándose el sensor para poder recopilar datos correctos.

Conocer con anterioridad como funciona una termocupla tipo J

Bibliografía [1]ARIAN NOTA TÈCNICA. ¿Que son y como funcionan las termocuplas ?. Available : http://www.unet.edu.ve/~nduran/Teoria_Instrucontrol/termopares.pdf

[2] Práctica N.-4. Sensores de temperatura. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y CONTROL. Available: http://ciecfie.epn.edu.ec/wss/VirtualDirectories/80/Automatizaci%C3%B3n-Instrumentacion/Laboratorios/instrumentacion/hojasguias/2015A/Practica4IE.pdf

http://www.unet.edu.ve/~nduran/Teoria_Instrucontrol/termopares.pdf

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