lunes, 19 de enero de 2009

laboratorio 1

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ ANTONIO JOSÉ DE SUCRE ”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Mediciones industriales


CARACTERIZACIÓN DE SENSORES RESISTIVOS


Azócar Elías 17.708.902
Cayones Marilyana 18.514.072
Granado Ángel 18.567.417
Velásquez Verónica 17.883.988


Puerto Ordaz Diciembre de 2008.



INTRODUCCION

Los sensores resistivos tienen diversas aplicaciones, en especial, la medición de la temperatura.Los sensores resistivos de temperatura o termistores son resistores variables con la temperatura, basados en semiconductores. A continuación se procede a utilizar los siguientes sensores para la realización de experiencias para entender el funcionamiento de estos sensores; el termistor RS 256-073 y la termorresistencia RS 341-452.
Se desea determinar las características de los sensores resistivos, específicamente de los antes mencionados, a través de una serie de pruebas y experiencias para posteriormente calcular los errores del sistema y conocer su estructura y funcionamiento.

OBJETIVOS

Caracterizar sensores resistivos
Calcular los errores obtenidos diferenciando el de cero, ganancia y no linealidad

FUNDAMENTO TEORICO
Este tipo de sensores varían su resistencia en función de una determinada medida física. Por lo general, el comportamiento de los sensores resistivos están regidos por curvas de operación. En la figura 1 se muestra la curva característica de un termistor (sensor de temperatura) PTC (Coeficiente de temperatura positivo).















Figura 1 Curva característica de un PTC.

Entre algunos de los sensores resistivos, se puede mencionar:

· Potenciómetros.- Varían su resistencia en función al desplazamiento angular o lineal.

· Termistores.- Su resistencia varía en función de la temperatura. Los termistores se dividen en NTC (Coeficiente de temperatura negativo), en los cuales la resistencia disminuye conforme aumenta la temperatura y PTC (Coeficiente de temperatura positivo), en los que la resistencia aumenta ante un incremento de temperatura.

· Fotorresistencias (LDR).- Son resistencias dependientes de la intensidad de luz incidente.

La diferencia entre los termistores y las termorresistencia es que están basados en semiconductores. Por tanto su característica no es lineal, aunque dentro de un margen adecuado pueda ser considerada de esa manera. Tiene como ventajas el ser más sensible que las Termorresistencias, más rápidas y permite hilos de conexión mayores.Tiene como desventaja el ser no lineal, y al variar su temperatura por el autocalentamiento del material

Para la clasificación de los diversos sensores de esta clase se toma como criterio el tipo de magnitud física a medir. El orden seguido es el de variables mecánicas, térmicas magnéticas, ópticas y químicas
La conductividad eléctrica de un metal depende de la movilidad de los electrones en conducción. Si un voltaje es aplicado a los terminales de un metal los electrones se mueven al polo positivo.
La relación entre la temperatura y la resistencia eléctrica generalmente no es directamente proporcional pero puede ser representada por esta ecuación:
R(t) = R0 (1 + At + Bt2 + Ct3 + ........)
R0 = Resistencia Nominal (es determinada a una cierta temperatura)t2, t3 .... = Pueden ser incluidos dependiendo de la exactitud de la medición.A, B, ... = Depende de la resistencia del material, representa una amplia definición de la relación temperatura-resistencia


DESCRIPCION DEL CIRCUITO PROPUESTO
El circuito está compuesto por un bombillo de 100 watts que es el portador de calor en el circuito, el cual está conectado a un dimmer que regulará la intensidad de calor del montaje. Para mantener la temperatura del sistema se utiliza una cubierta resistente. Con la ayuda de un multímetro se mide la variación de temperatura de los sensores tanto del termistor como de la termorresistencia y se compara con el patrón del sistema de medida previamente establecido.
A continuación se presenta el diagrama del circuito.










PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
Se determinar el margen de medida del sistema: midiendo la temperatura del hielo y luego la temperatura del bombillo en plena potencia.
La temperatura del hielo= 0°C
Bombillo a plena potencia= 95°C
MM=95°C
Se calculan las temperaturas asignadas a los porcentajes establecidos, (0 %, 25%, 50%, 75%, 100% del margen de medida), quedando asignado para el 0%=0°C; 25%=23,7°C; 50%=47,5°C; 75%=71,2°C y por ultimo para el 100%= 95°C.
Se mide la temperatura desde el valor mayor al menor, registrando los resultados en la tabla anexa. Se registran cinco valores para cada sensor, en cada parada de temperatura. Se espera a que se estabilice la temperatura en cada parada (unos cinco minutos), y luego se toman las lecturas cada 30 segundos. Es decir, en cada parada se toman 10 lecturas: 5 para el termistor y cinco para la termorresistencia. Ambas se toman simultáneamente y por tanto se debe tardar unos 3 minutos por medida.
Luego, se repite el proceso inverso: de 0 º a 100 º.

MEDIDAS OBTENIDAS.
De 0% a 100% (subida)


















De 100% a 0% (bajada)
















CÁLCULO DE ERRORES.
De 0% a 100% (subida)
Desviación Estándar y Valor Promedio








Curvas de Calibración de los Medidores (Subida)












Error de cero: 2.24
Error de ganancia: 0.15













Error de cero: 11.94
Error de ganancia: 0.14

100% a 0% (bajada)
Desviación Estándar y Valor Promedio







Curvas de Calibración de los Medidores (Bajada)














Error de cero: 5.42
Error de ganancia: 0.08



Error de cero: 1.92
Error de ganancia: 0.05
ANÁLISIS DE ERRORRES
Error de cero:
El error de cero es el error del instrumento que se mantiene a una misma distancia del error de offset. Para calcularlo en cada gráfica se toma el valor teòóico y el medido y con la diferencia de ambas se obtiene dicho error. Dado los resultados se puede decir que existe un error de cero relativamente pequeño en ambos sistemas de medidas, tanto de subida como de bajada, sin embargo, se toman en cuenta su mínimo error o desviación, pero en general las gráficas siguen el patrón de una línea recta.

Error de ganancia:
El error de ganancia quiere decir que los valores medidos por un instrumento están relacionados o en proporción a los valores reales, sin embargo, no son iguales. Este error se calcula mediante la diferencia de la pendiente de la recta obtenida por regresión y la pendiente ideal entre la pendiente ideal (m=1). El error de ganancia en las gràficas coo se determonó, arribaron a valores muy pequeños, estableciendo muy poco error de ganancia en el sistema.

Error de no linealidad:
El error de no linealidad se refiere a la modificación que hace un instrumento de una recta q la convierte en una curva, entonces, los puntos iniciales y finales de las gràficas o de la recta son los mismos, mientras que en el medio se hace la curvatura.

CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIÓN.
La termorresistencia trabaja según el principio de que en la medida que varía la temperatura, su resistencia se modifica, y la magnitud de esta modificación puede relacionarse con la variación de temperatura.

La señal generada por un sensor resistivo depende de la variable medida y su característica depende de la relación entrada salida que se determine

Para eliminar los errores encontrados en ambos dispositivos de medición es necesario el establecimiento de un sistema de calibración.

Se observa que el dispositivo que tiene mejor sensibilidad es el termistor, lo cual es bien usado para entornos de medida donde la temnperatura cambie muy bruscamente. Por otra parte, la termorresistencia es màs estable, porq requiere de un mayor tiempo de "establecimiento" para encontrar el valor resistivo que es deseado.

No hay comentarios: