Linealización De Una Te Termocupla Tipo Tipo K Se realizará un circuito el cual tome a su entrada la tensión entregada por una termocupla tipo K, la cual deberá trabajar en el rango de -150 a +30[°C], y que entregue a su salida una tensión en el rango de 0 a 5[V] para ser tratada por un conversor AD
!ode"os dividir el siste"a en tres partes# 1_ Interpretación de los valores de tensión entregados por el sistema. $a ter"ocupla no es un dispositivo lineal, por lo que para incre"entos o decre"entos iguales de te"peratura no se corresponden iguales incre"entos o decre"entos de tensión en todo el rango de "edición %s por esto que no se puede deter"inar la te"peratura "edida con una si"ple recta &tensión ' te"peratura( %n realidad se tienen polino"ios de grado ) o superior en los cuales se ingresa con la tensión "edida y el resultado o*tenido equivale a la te"peratura a la cual se encuentra la ter"ocupla !ero en la "ayora de los casos es suiciente con un polino"io de grado "enor, seg-n la precisión deseada .e ver/ luego que para este caso con un polino"io de grado o 3 es suiciente 2_ Amplificador de instrumentación. instrumentación. %ste circuito to"a a su entrada la tensión entregada por el con1unto ter"ocupla ' circuito co"pensador de 1untura ra y lo lleva al rango de 0 a 5[V], siendo en realidad este circuito un a"pliicador de instru"entación propia"ente dic2o seguido de un circuito de a1uste de spa" y de oset De la 2o1a de datos de este tipo de ter"ocupla pode"os ver que las tensiones correspondientes para los valores de te"peratura en cuestión son# 450[°C] 30[°C]
→ →
,)43["V] 4,03["V]
.pa"
→
6,446["V]
7 a la salida se desea# 450[°C] 30[°C]
→ →
0[V] 5[V]
.pa"
→
5[V]
.e ve entonces que se necesita de una ganancia un poco "enor que "il para el a1uste del spa" y se de*e ade"/s su"ar una tensión la cual logre que para 450[°C] la salida del circuito sea de 0[V] $uego se calcular/n los valores e8actos necesarios de ganancia y tensión de oset 3_ Circuito de compensación de juntura fría.
$a ter"ocupla es un siste"a de "edición de te"peratura dierencial, es decir, entrega una tensión proporcional a la dierencia de te"peratura entre sus e8tre"os %ste pro*le"a se de*e a las dos ter"ocuplas adicionales que se or"an en la unión de sus ca*les conductores con el circuito %l eecto de estas dos ter"ocuplas es su"ar una tensión e8tra a la original producida por el e8tre"o que reali9a l a "edición $o que se 2ace entonces es dise:ar un circuito el cual reste una tensión equivalente a la generada por las dos ter"ocuplas par/sitas para que de esta "anera la "edición de te"peratura sea a*soluta, que es lo que en la "ayora de los casos se quiere Vea"os a2ora cada parte en detalle 1_ Interpretación De Los Valores De Tensión Entregados Por El Sistema. 2_ Amplificador De Instrumentación Acondicionador De Se!al %l circuito general a utili9ar es el siguiente#
%n este caso el pin de entrada n-"ero 4 donde se conectar/ el ter"inal positivo de la ter"ocupla y el n-"ero es donde se conectar/ el ter"inal negativo %sto se 2ace as para que la salida del a"pliicador de instru"entación para valores de te"peratura positivos sea negativa, y al luego usar un circuito acondicionador en coniguración inversora de1arla positiva $a ter"ocupla no se conecta al rev;s ya que en ese caso el circuito de acondiciona"iento tendra que ser un no inversor dic2a coniguración no es -til De 2ec2o se podra a1ustar la ganancia del a"pliicador de instru"entación para que sea "enor que 4 pero se tendran que usar resistencias e8tra, ya que para una
ganancia de 4se eli"inan tres resistencias y el circuito resulta "/s si"ple y econó"ico =se de*e recordar que las resistencias de*en ser de la "enor tolerancia posi*le, lo cual no las 2ace tan econó"icas co"o a una resistencia co"-n> %n realidad este es co"o se di1o un circuito general Co"o para este caso se necesita una ganancia "enor a 4 lo que se 2ace es que la pri"era parte =el a"pliicador de instru"entación propia"ente dic2o> tenga una ganancia igual a 4 %sto se logra 2aciendo# ?4 @ ? @ 0 ?4 @
→ →
Cortocircuito Circuito a*ierto
$uego se a1usta el preset deno"inado &Ban4( para o*tener la ganancia "enor a 4 deseada Co"o se di1o anterior"ente se tiene# !ara la ter"ocupla =entrada del circiuito># 450[°C] 30[°C]
→ →
,)43[V] 4,03[V]
.pa"
→
6,446[V]
7 a la salida se desea# 450[°C] 30[°C]
→ →
0[V] 5[V]
→ .pa" 5[V] .e ve entonces que la ganancia de*e ser tal que convierta un spa" de 6,446[V] en uno de 5, osea# AV =
5 [ V ] Spam Sal = Spam Ent 6,116 [ V ]
AV = 0,815!
$uego se necesita ta"*i;n que cuando la entrada del circuito acondicionador sea de )43[V] =osea que la te"peratura "edida por la ter"ocupla sea de 450[°C], esto es as ya que el a"pliicador de instru"entación tiene ganancia igual a 4> la salida del siste"a sea de 0[V] sea que se de*e setear en la entrada no inversora del a"pliicador operacional del circuito de acondiciona"iento una tensión positiva tal que &levante( la tensión a la salida a 0[V] %l valor de tensión necesario en la entrada no inversora se puede deter"inar de la siguiente "anera, aplicando el teore"a de superposición# !ara la entrada inversora# V O−=−",#1$ ∗−0,815! V O−= ",016510151
%sta sera la tensión presente en la salida en el caso de que en la entrada no inversora se tuviesen aplicados 0[V], osea que la "is"a est; a "asa !ara la entrada no inversora# V O=V I ∗ 1 0,815!
@
V I ∗1,815!
%sta sera la tensión de salida en unción de la entrada aplicada a la entrada no inversora si la entrada inversora estuviera conectada a "asa %ntonces a2ora aplicando el teore"a de la superposición pode"os calcular la salida eectiva del siste"a# V O =V O− V O @
−",01651051 V I ∗1,815!
7 co"o se desea que para este caso la salida sea de 0[V], la tensión aplicada a la entrada no inversora se puede calcular co"o# V I =
0 ",01651051 1,815!
V I =!,!0#8 [ V ]
%ntonces aplicando esta tensión a la entrada no inversora de l a etapa de adaptación se logra que la salida sea de 0[V] cuando la te"peratura "edida es de 450[°C] Ade"/s al a1ustar el circuito a la ganancia calculada se logra el spa" deseado, osea que para 30[°C] la salida del circuito sea de 5[V] .i *ien ac/ los valores se calcularon esto ue para tener una idea de los valores necesarios, en la pr/ctica lo que se 2ace es cali*rar el circuito "ediante los dos 1u"pers deno"inados &Cal4( y &Cal( y los presets &Ban4( y (st4(, lo cual se logra de la siguiente "anera# !ara el a1uste del spa"# 4 .e puentea la entrada inversora del circuito de adaptación a "asa con &Cal4( .e setea una tensión de 4[V] a la entrada no inversora con el a1uste de &st4( 3 .e a1usta &Ban4( 2asta o*tener a la salida una tensión de 4,E4F5F, lo cual equivale a una ganancia para la entrada inversora de 0,E4F5F que es la ganancia que se necesita para el a1uste de spa" deseado !ara el a1uste del oset# 4 .i"ple"ente se "ide la tensión en la entrada no inversora y se a1usta &st4( 2asta que la "is"a sea ,0)EF[V] &Cal( puede ser necesario en algunos casos para distintas cali*raciones, se lo de1a en el circuito ya que en la pr/ctica es s"ple"ente un 1u"per !ara la correcta operación del circuito se de*en colocar los 1u"pers de la siguiente "anera#
&Cal4( &Cal(
→ →
Conectando el AG con el circuito adaptador A*ierto
$a cali*ración ta"*i;n se puede reali9ar conectando en lugar de la ter"ocupla una uente de tensión si"ulando los valores de tensión entregados por la "is"a, con lo que se o*tendra qui9/s un a1uste un poco "/s real o preciso, pero con las desventa1a de que es un poco "/s la*orioso 2acerlo de esta or"a De todas "aneras sie"pre se de*e co"pro*ar que los resultados o*tenidos utili9ando cualquier ";todo de cali*ración sean los deseados
