Sensor de temperatura por termocupla

Texto completo

(1)

ResumenEn el presente reporte se mostrara de una forma clara y entendible para personas con bajo conocimiento en el área de instrumentación, como realizar una práctica de un sensor de temperatura con termopar, asimismo nos apoyaremos con material didáctico como son imágenes, códigos de programación y videos; con la finalidad de que dicho reporte en mención sea una guía o comúnmente como una receta, de la realización de la práctica de un sensor de temperatura con termopar.

I. INTRODUCCIÓN

El presente documento es una guía de cómo se puede realizar un sensor de ángulo digital, donde se aprenderá paso por paso y con explicaciones claras que materiales son los que se utilizan. Un sensor de ángulo es un dispositivo que mide el ángulo en el que se encuentra un objeto el cual proporciona una lectura fija completamente visual para el usuario debido a que es un sensor de ángulo digital.

II. PLANTEAMIENTODEL

PROBLEMA

Realizar un sensor de ángulo digital con el cual se interprete claramente y de forma precisa el ángulo en que se encuentra un objeto.

III. MARCOTEÓRICO

ISIS Proteus

El Programa ISIS, Intelligent Schematic Input System (Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligente) permite diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con componentes muy variados,

desde simples resistencias, hasta alguno que otro microprocesador o microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de señales y muchos otros componentes con prestaciones diferentes. Los diseños realizados en Isis pueden ser simulados en tiempo real, mediante el módulo VSM, asociado directamente con ISIS.

Figura 1. Programa simulador de circuitos electronicos.

Programador MINIPROG+

Es una herramienta de programación y depuración profesional para la familia de microcontroladores PIC. Con dicho programador se le graba al pic el programa creado y compilado en el programa de la figura 8.

Figura 2. Programador

Resistencia

Mayor o menor oposición que ofrecen los cuerpos conductores al paso de la corriente eléctrica, la unidad que mide la

Prácticas de Instrumentación

Sensor de temperatura con termopar

Miguel Ceballos; Verónica López; Luis López; Ángel Mendoza; Martín Silva INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COLIMA

Departamento de Ingeniería Mecatrónica

(2)

resistencia es el Ω, en la práctica se usará cierto número de resistencias las cuales se parecen a la de la Fig. 12, estas resistencias tienen 2 pines, no tienen polaridad y pueden tener un gran número de resistencia el cual es determinado por los colores de las franjas que tiene.

Figura 3. Resistencia

Protoboard

Tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se Pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares.

Figura 4. Protoboard

Amplificador operacional

Son dispositivos electrónicos que amplifican señales con una gran ganancia.

Figura 5. Opam

Capacitor

Circuito eléctrico formado por la asociación de diodo y condensador

destinado a filtrar o aplanar el rizado, dando como resultado una señal eléctrica de corriente continua cuya tensión no varía prácticamente en el tiempo.

Figura 6. Condensador

Termopar

Dispositivo de estado sólido que se utiliza para convertir la energía en voltaje.

Figura 7. Termopar utilizado en la práctica

Termómetro por termopar

Instrumento de medición de temperatura.

Figura 8. Termómetro por termopar tipo k

Multímetro

Instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras.

(3)

Figura 9. Multímetro

IV. LISTA DE MATERIALES

 1 Resistencia de 1MΩ

 1 Termómetro por termopar tipo k  1 Resistencia de 10kΩ

 1 Opam LM741  1 Termopar tipo k

 1 Capacitor electrolítico de 1000uF

 1 Protoboard

 1 Multímetro

 Caimanes

 2 Programadores MINIPROG+

V. DESARROLLO

Para realizar la práctica primeramente se deben tener todos los materiales a la mano, tanto la computadora con los 3 software necesarios y los materiales físicos.

Primer paso. Conexión del circuito en el software ISIS Proteus, con todos los componentes de dicho circuito, en esta práctica se usa un Opam en no inversor como se muestra en la figura 10.

Figura 10. Circuito amplificador de señal.

Nota: se usa un divisor de voltaje en el simulador ya que en ISIS proteus no se encuentra el termopar.

Segundo paso. Se prueba que correctamente el termopar de valores de

voltaje en mV y que si se le aplica calor si varíe correctamente el termopar.

Tercer paso. Ajustar los valores de resistencias necesarias para que una buena ganancia te permita una buena apreciación del voltaje que entrega el termopar, en el caso de esta práctica se usó una ganancia de 100.

Cuarto paso. Una vez que la simulación del sensor funciona como se desea que lo haga el circuito en físico, se procede a conectar físicamente dicho circuito.

Figura 11. Conexión física del circuito.

Quinto paso. Comparando con el termómetro de termopar y juntándolas lo más cerca posible se meten dentro de un horno y se enciende el horno para que en cierto tiempo caliente a una temperatura.

Figura 12. Comparación entre voltaje y temperatura.

Sexto paso. se graba video del transcurso del tiempo grabando voltaje y temperatura.

Séptimo paso. Con el video se observa como es que el voltaje cambia con respecto a la temperatura y se hace una tabla y una gráfica en Excel.

(4)

Figura 13. Tabla y gráfico de los datos obtenidos.

Conclusión. La problemática que se presentó en este sensor fue el poder amplificar el voltaje entregado por el termopar ya que los voltajes no son apreciables par aun PIC, otra problemática que se presentó fue la gran variación de voltajes que había en la salida, por lo tanto se colocó un capacitor de la salida del termopar a tierra para poder filtrar la señal.

(5)

VI. ANEXO 1. SIMULACION EN EL PROGRAMA ISIS PROTEUS

Figura 14. Circuito del sensor de ángulo digital.

Figure

Actualización...