Sensor de temperatura

¿QUÉ ES UN SENSOR DE TEMPERATURA?

Un sensor de temperatura permite monitorear los cambios de la temperatura mediante la expansión o contracción de sólidos, líquidos o gases, el cambio en la resistencia eléctrica de semiconductores y conductores. Debido a que la temperatura es una variable en muchos sistemas es necesario estar familiarizado con los métodos de medición.

Las escalas que se usan para expresar la temperatura son:

  • Celsius (°C) – Unidad SI – Temperatura relativa.
  • Kelvin (K) – Unidad SI – Temperatura termodinámica absoluta – Note la ausencia del símbolo de grado.
  • Fahrenheit (°F) – Unidad del sistema inglés – Temperatura relativa.
  • Rankine (°R) – Unidad del sistema inglés – Temperatura termodinámica absoluta.

Relaciones entre las escalas de temperatura

TC = TK – 273.15
TF = 1.8TC + 32
TR = TF + 459.67

TIPOS DE SENSORES DE TEMPERATURA

Los siguientes sensores son dispositivos comunes para medir la temperatura.

Termopar

El termopar o termocupla es un transductor formado por la unión de dos hilos de distintos metales o aleaciones que produce una diferencia de potencial muy pequeño que va relacionado a la diferencia de temperatura entre sus extremos.

Ver más sobre: “Termopar”. →

Termómetro

Es un dispositivo de medición no eléctrico de temperatura, por lo general usa alcohol o mercurio como fluido de trabajo, el cual se expande y contrae en relación con el contenedor de vidrio.

Ver más sobre: “Termómetro”. →

RTD

El RTD o detector de temperatura resistivo, es un sensor de temperatura debido a la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura.

Ver más sobre: “Termómetro”. →

Termistor

Es una resistencia hecha con mezclas de óxidos metálicos (cromo, cobalto, hierro, manganeso y níquel). Al estar compuesta de semiconductores es posible variar la resistividad con la temperatura, considerando que la resistencia de los termistores convencionales de óxido metálico disminuye de una manera no lineal al aumentar la temperatura.

LM35

Es uno de los sensores más utilizados en la electrónica, su rango de medición abarca desde -55 °C hasta 150°C y tiene una precisión calibrada de 1°C.

APLICACIONES DEL SENSOR DE TEMPERATURA

El sensor de temperatura es utilizado en la mayoría de los dispositivos electrónicos, así también los podemos encontrar:

  • Plantas de procesos químicos.
  • Motores.
  • Aparatos electrodomésticos.
  • Computadoras.
  • Celulares.

Estos son algunas aplicaciones en las cuales podemos encontrar un sensor de temperatura, en dispositivos electrónicos es común encontrar el sensor LM35 o termistores.

Termopar

Es un dispositivo que nos permite medir la temperatura mediante dos metales distintos.

LOS SENSORES MÁS USADOS EN LA INDUSTRIA

Un sensor de temperatura juega un papel importante en muchas aplicaciones. Por ejemplo, mantener una temperatura específica es esencial para el equipo utilizado para fabricar medicamentos, calentar líquidos o limpiar otros equipos. Para aplicaciones como estas, la capacidad de respuesta y precisión del circuito de detección puede ser crítica para el control de calidad.

Con mayor frecuencia, sin embargo, la detección de temperatura es parte de un sistema preventivo de seguridad. Por ejemplo, aunque un equipo no puede realizar actividades de alta temperatura, el sistema en sí puede estar en riesgo de sobrecalentamiento. Este riesgo surge de factores externos específicos, como un entorno operativo hostil o factores internos como el autocalentamiento de la electrónica. Al detectar cuándo ocurre un sobrecalentamiento, el sistema puede tomar medidas preventivas. En estos casos, el circuito de detección de temperatura debe ser confiable sobre el rango de temperatura de funcionamiento esperado para la aplicación.

La detección de temperatura es una de las propiedades o parámetros más sensibles para industrias como petroquímica, automotriz, aeroespacial y de defensa, electrónica de consumo, etc. Estos sensores se instalan en dispositivos con el propósito de medir la temperatura de un medio de manera precisa y eficiente en un conjunto dado de requisitos.

Tipos de sensores de temperatura

La detección de temperatura es la base de todas las formas avanzadas de control de temperatura y compensación. El circuito de detección de temperatura monitorea la temperatura ambiente. Luego puede notificar al sistema la temperatura real o, si el circuito de detección es más inteligente, cuando ocurre un evento de control de temperatura. Cuando se excede un umbral específico de alta temperatura, el sistema puede tomar medidas preventivas para bajar la temperatura. Un ejemplo de esto es encender un ventilador.

De manera similar, un circuito de detección de temperatura puede servir como núcleo de una función de compensación de temperatura. Considere un sistema como el equipo de medición de líquidos. La temperatura, en este caso, afecta directamente el volumen medido. Al tomar en cuenta la temperatura, el sistema puede compensar los factores ambientales cambiantes, lo que le permite operar de manera confiable y consistente. Hay cuatro tipos de sensores de temperatura comúnmente utilizados:

  1. Termistor del coeficiente de temperatura negativo (NTC)

Un termistor es una resistencia térmicamente sensible que exhibe un cambio de resistencia grande, predecible y preciso correlacionado con las variaciones de temperatura. Un termistor NTC proporciona una resistencia muy alta a bajas temperaturas. A medida que la temperatura aumenta, la resistencia disminuye rápidamente. Debido a que un termistor NTC experimenta un cambio tan grande en la resistencia por ° C, los pequeños cambios de temperatura se reflejan muy rápido y con una alta precisión (de 0,05 a 1,5°C). Debido a su naturaleza exponencial, la salida de un termistor NTC requiere linealización. El rango operativo efectivo es de -50 a 250 ° C para termistores encapsulados en gas o 150 ° C para estándar.

  1. Detector de temperatura de resistencia (RTD)

Un RTD, también conocido como termómetro de resistencia, mide la temperatura al correlacionar la resistencia del elemento RTD con la temperatura. Un RTD consiste en una película o, para mayor precisión, un cable envuelto alrededor de un núcleo de cerámica o vidrio. Los RTD más precisos se fabrican con platino, pero los RTD de menor costo se pueden fabricar con níquel o cobre. Sin embargo, el níquel y el cobre no son tan estables ni repetibles. Los RTD de platino ofrecen una salida bastante lineal que es altamente precisa (de 0,1 a 1 ° C) a través de -200 a 600 ° C. Si bien proporcionan la mayor precisión, los RTD también tienden a ser los sensores de temperatura más costosos.

  1. Termopar

Este tipo de sensor de temperatura consta de dos cables de diferentes metales conectados en dos puntos. La tensión variable entre estos dos puntos refleja cambios proporcionales en la temperatura. Los termopares no son lineales, requieren conversión cuando se usan para control de temperatura y compensación, normalmente se logran usando una tabla de búsqueda. La precisión es baja, de 0.5 a 5 ° C. Sin embargo, operan en el rango de temperatura más amplio, de -200 a 1750 ° C.

  1. Sensores basados ​​en semiconductores

Un sensor de temperatura basado en semiconductores se coloca en los circuitos integrados (IC). Estos sensores son efectivamente dos diodos idénticos con voltaje sensible a la temperatura que se pueden usar para controlar los cambios de temperatura. Ofrecen una respuesta lineal pero tienen la precisión más baja de los tipos básicos de sensores a 1 a 5 ° C. También tienen la respuesta más lenta (5 a 60 s) en el rango de temperatura más estrecho (-70 a 150 ° C).

¿Necesitas ayuda? Contactate con los profes