Sensors de Temperatura: Tipus, Calibratge i Precisió

Què és l'error de linealitat?

Desviació d'una línia recta a la corba que representa la magnitud de sortida en funció de la magnitud d'entrada.

Per a què serveix l'espiral de compensació de l'element de la figura?

Serveix per compensar els errors de mesura que provoca la variació de temperatura del tub capil·lar o de l'indicador. Si la distància del tub capil·lar és molt gran, l'error serà major. Si la temperatura del tub capil·lar i de l'espiral de mesura varien, també ho faran en sentit contrari l'espiral de compensació i l'altre tub capil·lar, i quedaran compensades. La temperatura que indicarà només serà la del bulb.

Quines utilitats té una làmina bimetàl·lica? I com funciona? Fes un dibuix.

Dispositiu que aprofita el coeficient de dilatació desigual de dues làmines metàl·liques de diferents metalls units.

Les dues làmines metàl·liques amb materials amb diferent coeficient de dilatació estan enganxades i quan el conjunt s'escalfa, provoca una curvatura de la barra conjunta, a causa de que un material es dilata més que l'altre.

(Aquí hauria d'anar un dibuix d'una làmina bimetàl·lica)

Sensor semiconductor LM35? Què en saps, esquema.

És un sensor de temperatura amb una precisió calibrada d'1 ºC i un rang que va des de -55 ºC a +150 ºC. La sortida és lineal i equival a 10mV/ºC

Es pot alimentar amb qualsevol tensió entre 4 i 30V i té un offset intern de tal manera que a 0 °C dóna 0V.

(Aquí hauria d'anar un esquema del sensor LM35)

Què porten els motors grossos per detectar la temperatura?

• RTD (Resistance Temperature Detector): Consisteix en un metall (Platí o Coure) que canvia la seva resistència amb la temperatura, de forma coneguda i repetible, el que la fa excel·lent per mesurar-la en un ampli rang, i amb alta precisió. S'usen comunament en motors elèctrics.
• Termistors: És un dispositiu resistiu amb dos cables, compost per òxids metàl·lics encapsulats. Les seves característiques són:
  • Tipus PTC: incrementa la resistència amb l'augment de temperatura.
  • Sensibilitat molt alta, major als RTDs

Per què i de quines maneres es compensa un termopar?

Quan s'escalfa la unió calenta es produeix una transferència d'electrons d'un metall a l'altre. Si es connecten els extrems no units a un circuit extern, hi circularà un corrent continu que serà més gran com més ho sigui el gradient entre la unió freda i la calenta.

Compensació per unió freda: En general, la temperatura de la unió freda és detectada per un termistor de precisió en contacte amb els connectors de sortida de l'instrument de mesura. Aquesta segona lectura de temperatura, juntament amb la lectura del termoparell, és emprada per l'instrument de mesura per a calcular la temperatura vertadera en l'extrem del termoparell.

Pont de Wheatstone a tres fils per connectar una sonda de temperatura PT100? Avantatge? Com es calibra? Esquema.

Els valors de R1, R2 i R3 són coneguts, i el valor de R2 pot ser ajustat. Això es pot realitzar si R2 és un potenciòmetre de precisió. El valor entre les terminals B i D (Vg) és simplement un divisor de voltatge.

Si R1 és igual a R3, la resistència R2 es pot variar fins a igualar el valor de Rx. Una vegada aconseguit això, el voltatge de les terminals B i D és el mateix i per tant no existeix corrent.

Avantatge: Redueix l'efecte de la resistència dels cables de connexió.

Calibratge:

1. Substituir Rx per el calibrador de temperatura
2. Ajustar l'Offset: Posar el calibrador al valor mínim (Tmin, Rxo) i ajustar R3 fins aconseguir que VA = VB
3. Ajustar el Guany: Posar el calibrador al valor màxim (Tmax, Rx max) i ajustar el guany del AMP perquè la sortida sigui el valor màxim (Vo max)

(Aquí hauria d'anar un esquema del pont de Wheatstone a tres fils)

El senyal de sortida d'un sensor condicionat entre 0 a 16 es connecta a l'entrada d'un target d'adquisició de dades amb un convertidor A/D de 10 bits. Quina serà la resolució del sistema convertidor?

Res = FS/2^n = 16V / 2^10 = 15.625 mV

Què significa aquest valor?

Variacions del senyal de sortida del sensor inferiors a 15.625 mV no provocaran cap canvi a la sortida del convertidor.

Explica la diferència entre veracitat (trueness), precisió i exactitud. Amb quines unitats es mesuren? Exemples.

• Veracitat (trueness): Grau de concordança entre el valor mitjà d'una sèrie de resultats i el valor real.
• Precisió (precision): Grau de concordança entre els diferents resultats d'una sèrie de mesures.
• Exactitud (accuracy): Grau de concordança conjunta entre els resultats entre si i el valor real. Implica veracitat i precisió. Mesura = coeficient de variació (CV)

Exemple: Dues bàscules pesen diversos cops i donen diferent percentatge d'error.

Causes de la variabilitat de les mesures:

• L'operador que fa la mesura
• La calibració dels equips
• L'ambient (temperatura, humitat, ...)
• L'interval temporal entre les mesures