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PRCTICAS DE LABORATORIO

PROCESO: GESTIN DE RECURSOS, INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS

GRL-F-005 Versin: 5 Fecha: 2015-05-05 Pgina 1 de 8

INFORMACIN BSICA

NOMBRE DE LA PRCTICA: TERMISTORES PRCTICA No. 5

ASIGNATURA: LABORATORIO DE SENSORES Y ACONDICIONAMIENTO DE SEAL

TEMA DE LA PRCTICA: TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA

LABORATORIO A UTILIZAR: LABORATORIO DE ELECTRNICA

CONTENIDO DE LA GUA (Para elaborar por el Docente)

OBJETIVOS:

Analizar el funcionamiento bsico de un termistor.

Proponer un sistema de medicin para transformar cambios de temperatura en cambios de voltaje.

Implementar el sistema de medicin propuesto para registrar cambios de temperatura.

INTRODUCCIN

Est prctica va dirigida a los estudiantes de ingeniera biomdica matriculados en la asignatura: laboratorio de

sensores y acondicionamiento de seal. El propsito principal de la prctica es que los alumnos implementen un

sistema de medicin de temperatura a partir de un termistor NTC. Con el desarrollo de la metodologa propuesta y la

solucin del cuestionario, el estudiante estar en la capacidad de proponer una alternativa de medicin para

temperatura que incluya un transductor resistivo especfico, sus etapas de acondicionamiento de seal y el

procesamiento de los datos para la visualizacin del resultado de la medicin.

MARCO TERICO

Un termistor es un transductor que cambia la propiedad resistiva del material con el que fue fabricado de acuerdo con

los cambios de temperatura que experimenta. De acuerdo con el sentido de variacin de la resistencia, se clasifican

en termistores NTC y PTC. El termistor NTC tiene un coeficiente de temperatura negativo que ocasiona una

disminucin de la resistencia a medida que se aumenta la temperatura respecto a la de referencia, y el termistor PTC

tiene coeficiente positivo, por lo que el cambio de resistencia se incrementa al aumentar la temperatura exterior.

La resistencia en los terminales de salida del transductor NTC se puede determinar mediante la expresin (1), donde

0 es la resistencia a la temperatura ambiente, es la temperatura caracterstica del material y 0 es la temperatura

de referencia en Kelvin.




= 0(

1

1

0)

(1)

A partir de la expresin (1), se puede determinar la temperatura que detecta el termistor. Sin embargo, para algunas

aplicaciones en las que el rango de temperaturas de inters se encuentra entre -20C y 50C, el modelo de tres

parmetros de la ecuacin (2) permite reducir los errores de clculo a menos de 0.01C. En este caso, los parmetros

, , y se determinan midiendo la resistencia del termistor a tres temperaturas diferentes y resolviendo el sistema

de ecuaciones.

1

= + ln + (ln )

3 (2)

El acondicionador de seal ms utilizado para los termistores es el puente de Wheatstone. Este permite transformar

los cambios de resistencia debido a cambios de temperatura, en cambios de voltaje debido al desequilibrio que causa

el transductor en el puente al ubicarlo en una de las ramas del mismo. Si se desea realizar un procesamiento de la

seal de tensin, es recomendable utilizar otras etapas de acondicionamiento para amplificar el voltaje y realizar el

clculo de las temperaturas asociadas.

METODOLOGA La prctica se realizar en grupos de dos estudiantes y durante el desarrollo de la misma cada grupo deber utilizar

los elementos de laboratorio y materiales solicitados para realizar los montajes requeridos. Igualmente, cada grupo

podr realizar consultas en internet para reforzar los conceptos asociados a la temtica. El informe de laboratorio se

deber entregar al finalizar la sesin de clase.

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS A UTILIZAR (INDICAR LAS CANTIDADES)

Materiales y equipos Materiales estudiante

(por grupo de cuatro estudiantes)

Dos (2) fuentes DC. Una (1) protoboard.

Cuatro (4) conectores para fuente DC. Un (1) termistor NTC.

Dos (2) multmetros. Resistencias de diferentes valores, fijas y variables.

Dos (2) multmetros con termocupla. Circuitos integrados con amplificadores operacionales.

Cinco (5) computadores de escritorio. Cable para protoboard.

Cinco (5) antenas Wi-Fi. Pinzas, cortafro y pelacables.

Dos (2) cables de AC. Microprocesador

Ad




PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR

Tome medidas preventivas tanto con el equipo de trabajo como con las conexiones antes de energizar cada

circuito.

Trabaje en orden y evite amontonar componentes, herramientas o instrumentos que puedan ocasionar corto-

circuitos y accidentes.

Seleccione y utilice la herramienta adecuada de acuerdo con los requerimientos de la prctica.

Elabore un plan de trabajo para darle seguimiento al desarrollo de la prctica.

Reporte cualquier anomala en los equipos de laboratorio o la estacin de trabajo.

Al finalizar la prctica, coloque los equipos de laboratorio, cables de conexin y puntas de medicin en el lugar

destinado para ello, segn le indique el docente.

PROCEDIMIENTO 1. Mida y registre la resistencia del termistor con el multmetro. Tambin registre la temperatura ambiente.

2. Sujete firmemente el termistor entre dos dedos; mida y registre la resistencia en los terminales del transductor. Al

sujetar el termistor con los dedos, se intenta suministrar una temperatura similar a la temperatura corporal.

3. Acerque una fuente de calor al termistor. Mida y registre la resistencia del transductor, as como la temperatura

de la fuente de calor utilizada.

4. Proponga e implemente un puente de Wheatstone para obtener una salida de tensin correspondiente los

cambios de temperatura del termistor. La salida debe ser cero volts a temperatura ambiente. Mida y registre los

valores de resistencia, voltaje y corriente en los componentes del puente DC cuando el mismo se encuentra en

equilibrio y desequilibrio.

5. Proponga e implemente una etapa de acoplamiento de impedancias que evite la carga sobre el puente de

Wheatstone.




6. Proponga e implemente una etapa analgica de acondicionamiento de seal que permita obtener una salida de

tensin entre 0 y 2 Volts cuando el termistor registra cambios de temperatura. Adicionalmente, incluya un control

en el acondicionador de seal que permita que la salida de tensin se modifique al rango de 0 a 5 Volts cuando

se requiera.

7. Utilice un microprocesador para convertir la seal de tensin analgica en los cambios de temperatura

correspondientes. Como indicador, emplee un LED que se encienda solo cuando el termistor detecte,

aproximadamente, la temperatura corporal.

CUESTIONARIO 1. Cules son las especificaciones tcnicas del transductor? 2. Tabule los valores de temperatura y resistencia medidos al experimentar con el termistor como elemento

individual.

3. Presente el esquemtico (diagrama de circuitos) que propuso como sistema de medicin de temperatura.

Describa cada una de las etapas que hacen parte del sistema, as como el desarrollo matemtico para la seleccin

de los componentes utilizados.

4. Describa el procedimiento que utiliz para obtener las temperaturas medidas a partir de la salida analgica del

sistema compuesto por el transductor y su acondicionamiento de seal.

5. Incluya las mediciones que validan el funcionamiento de cada una de las etapas, para el caso en el que el termistor

registra, aproximadamente, la temperatura corporal.

BIBLIOGRAFA Pallas, R. Sensores y Acondicionadores de Seal. Mxico: Alfaomega Grupo Editor, 2001.

Helfrick, A. (1991). Instrumentacin electrnica moderna y tcnicas de medicin. Mxico: Prentice Hall

Hispanoamrica.

ELABOR

(Personas que elaboraron la gua)

REVIS

(Director de Programa o rea)

APROB

(Laboratorios)

Firma Nombre: Viviana Martnez Fecha: 10 de junio de 2015

Firma Nombre: Alejandro Arboleda Fecha: 10 de junio de 2015

Firma Nombre : Fecha:




INFORME DE LABORATORIO

(Para elaborar por el Estudiante)

ESTUDIANTES: GRUPO:

NOTA:

CARRERA:

Formule los objetivos que desee cumplir con la prctica de Laboratorio

(Diferentes a los planteados en la gua)

Elabore un diagrama conceptual del tema a tratar en la prctica de Laboratorio




Solucin del cuestionario y discusin de resultados




Causas de error y acciones para obtener mejores resultados




Conclusiones y recomendaciones

Aplicacin profesional de la prctica realizada

Bibliografa utilizada

Documents

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