ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA INGENIERÍA MECATRÓNICA MECATRÓNICA
Instrumentación Mecatrónica INFORME DE PROYECTO
David Rodríguez Juan Chimarro Mariela Villamarín Julio Jironza
TEMA: Acondicionamiento de un sensor RTD
!"#$"!$
1. Tema: Acondicionamiento de un Sensor RTD PT100
2. Objetivos: Objetivo General: Acondicion Acondicionar ar una Sensor RTD RTD tipo PT100 con la finalidad finalidad de que sus valores de voltajes sean ingresados de forma forma análoga en un PIC mostrados en un !CD en forma digital Objetivos Específicos: Aplicar la teor"a de acondicionamiento de un Sensor RTD# Aplicar conocimientos previos de circuitos de amplificadores operacionales tales como un convertidor de voltaje a corriente$ convertidor de corriente a voltaje$ amplificador$ un divisor de tensi%n# Dimensiona Dimensionarr los elementos elementos apropiados apropiados para el acondicion acondicionamie amiento nto de un Sensor Sensor RTD RTD PT100#
3. Marc arco Te Teóric órico: o: &n RTD 'del ingl(s) resistance temperature detector * es un etector e temperat!ra resistivo $ es decir$ decir$ un sensor sensor de de temperatura temperatura +asado +asado en la variaci%n de la resistencia de un conductor con la temperatura temperatura## Su s"m+olo es el siguiente$ siguiente$ en el que se indica una variaci%n variaci%n lineal lineal con coeficiente coeficiente de temperatura positivo#
,ig1# S"m+olo RTD Al calentarse un metal -a+rá una maor agitaci%n t(rmica$ dispersándose más los electrones reduci(ndose su velocidad media$ aumentando la resistencia# A maor temperatura$ maor agitaci%n$ maor resistencia# !a variaci%n de la resistencia puede ser e.presada de manera polin%mica# Por lo general$ la variaci%n es +astante lineal en márgenes amplios de temperatura#
RTD: General •
•
Dispositivo de medici%n$ +asado en los tra+ajos del f"sico /illiams Siemens etales 'conductores* e.-i+en un relaci%n de proporcionalidad directa entre la resistencia el(ctrica vs T2#
•
A maor T2 maor resistencia viceversa#
•
Al aumentar la temperatura aumenta la agitaci%n t(rmica#
•
Se reduce el espacio f"sico para el despla3amiento#
•
Se reduce su velocidad media#
•
Aumenta la resistencia al aumentar T2#
1. Tema: Acondicionamiento de un Sensor RTD PT100
2. Objetivos: Objetivo General: Acondicion Acondicionar ar una Sensor RTD RTD tipo PT100 con la finalidad finalidad de que sus valores de voltajes sean ingresados de forma forma análoga en un PIC mostrados en un !CD en forma digital Objetivos Específicos: Aplicar la teor"a de acondicionamiento de un Sensor RTD# Aplicar conocimientos previos de circuitos de amplificadores operacionales tales como un convertidor de voltaje a corriente$ convertidor de corriente a voltaje$ amplificador$ un divisor de tensi%n# Dimensiona Dimensionarr los elementos elementos apropiados apropiados para el acondicion acondicionamie amiento nto de un Sensor Sensor RTD RTD PT100#
3. Marc arco Te Teóric órico: o: &n RTD 'del ingl(s) resistance temperature detector * es un etector e temperat!ra resistivo $ es decir$ decir$ un sensor sensor de de temperatura temperatura +asado +asado en la variaci%n de la resistencia de un conductor con la temperatura temperatura## Su s"m+olo es el siguiente$ siguiente$ en el que se indica una variaci%n variaci%n lineal lineal con coeficiente coeficiente de temperatura positivo#
,ig1# S"m+olo RTD Al calentarse un metal -a+rá una maor agitaci%n t(rmica$ dispersándose más los electrones reduci(ndose su velocidad media$ aumentando la resistencia# A maor temperatura$ maor agitaci%n$ maor resistencia# !a variaci%n de la resistencia puede ser e.presada de manera polin%mica# Por lo general$ la variaci%n es +astante lineal en márgenes amplios de temperatura#
RTD: General •
•
Dispositivo de medici%n$ +asado en los tra+ajos del f"sico /illiams Siemens etales 'conductores* e.-i+en un relaci%n de proporcionalidad directa entre la resistencia el(ctrica vs T2#
•
A maor T2 maor resistencia viceversa#
•
Al aumentar la temperatura aumenta la agitaci%n t(rmica#
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Se reduce el espacio f"sico para el despla3amiento#
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Se reduce su velocidad media#
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Aumenta la resistencia al aumentar T2#
RTD "# coeficiente e temperat!ra positivo. p ositivo. ateriales de fa+ricaci%n más utili3ados) 4ro 'Au*$ Plata 'Ag*$ Co+re 'Cu*$ 5"quel '5i*$ Platino 'Pt*$ Tungsteno# •
•
•
6l 4ro plata se utili3an raramente de+ido a su +aja resistividad alto costo# 6l tungsteno tiene alta resistividad pero es mu frágil# Pero para altas temperaturas es +astante usado# Se prefieren 5"quel Platino estos materiales por) 6stán 6stán dispon disponi+l i+les es en forma forma prácti prácticam cament entee pura$ pura$ compar comparado adoss con otros metale metales$ s$ Relaci%n resistencia vs temperatura predeci+le esta+le$ ofrecen la posi+ilidad de fa+ricaci%n en forma de alam+re mu delgado#
•
De estos tres materiales) Pt más usado en RTD ejor relaci%n R vs T2 6sta+ilidad en el tiempo
RTD $DE%&: •
Alta sensi+ilidad#
•
Relaci%n lineal entre resistencia temperatura#
•
antener sus caracter"sticas esta+les en el tiempo#
RTD: 'abricación •
Tipo 7alam+re enrollado8) RTD industriales
•
Tipo 7Pel"cula delgada8) Circuitos integrados
•
•
9eneralmente se encapsulan en materiales cerámicos o vidrio 'su+strato*$ para protegerlos de da:o$ vi+raciones$ golpes$ etc# Además la RTD;encapsulado cerámico$ se puede alojar en carca3as metálica 'po3ostermo
,ig=# Partes del RTD
,ig># 6jemplos de encapsulados
RTD (aracterísticas Rango de aplicaci%n de ?=00 a @02C$ Comparados con la termocupla RTD pasiva 'se necesita energ"a e.terna para medir su R*# Respuesta dinámica más lenta de la RTD 'maor masa*# Autocalentamiento 'efecto joule*# • • • •
RTD 'actores a consierar 5o se podrán medir temperaturas pr%.imas al pto# de fusi%n del conductor 6vitar autocalentamientos provocados por el circuito de medida# 6n los RTD es preciso minimi3ar el error por autocalentamiento limitando la corriente que inecta en el sensor el circuito de acondicionamiento# &n dato proporcionado por los fa+ricantes que se de+e tener en cuenta es la denominada resistencia t(rmica 'Rt$ dB1Rt es el coeficiente de disipaci%n t(rmica* de la RTD# !a resistencia t(rmica Rt se suele e.presar en C/ permite calcular el error por autocalentamiento aplicando la siguiente e.presi%n) • • •
•
•
•
Posi+ilidad de deformaciones mecánicas# 6stas variaciones producen cam+ios en la resistencia
RTD Ejemplos e %plicaciones • •
• •
edida de temperaturas) Se pueden -acer medidas tanto del am+iente como en l"quidos Alarmacontrol de llama piloto) ientras la llama está encendida la RTD tendrá un valor$ en cuanto se apague su resistencia disminuirá se puede activar una alarma de aviso# Instalaci%n en estanques$ ca:er"as# C-imeneas
RTD Res!mieno
entajas • • • •
!inealidad en un amplio margen de temperaturas# 4peran a altas temperaturas# Sensi+ilidad -asta 10 veces maor que los termopares# 9ran e.actitud en la medida#
Desventajas • • • • •
uc-a inercia 'elevado tiempo de respuesta*# Autocalentamiento 'de+ido a su cone.ionado forma de operar*# Posi+le presencia de deformaciones mecánicas# ás caros que otros transductores de temperatura$ so+re todo en el caso del platino# 6rrores de+ido a los ca+les de contacto#
)*!+ es !n ,T1-- &n Pt100 es un sensor de temperatura# Consiste en un alam+re de platino que a 0 2C tiene 100 o-m que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia el(ctrica# 6l incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente caracter"stico del platino de tal forma que mediante ta+las es posi+le encontrar la temperatura e.acta a la que corresponde#
,igE# Temperatura vs# Resistencia &n Pt100 es un tipo particular de RTD 'Dispositivo Termo Resistivo*# 5ormalmente las Pt100 industriales se consiguen encapsuladas en la misma forma que las termocuplas$ es decir dentro de un tu+o de acero ino.ida+le u otro material 'vaina*$ en un e.tremo está el elemento sensi+le 'alam+re de platino* en el otro está el terminal el(ctrico de los ca+les protegido dentro de una caja redonda de aluminio 'ca+e3al*#
/entajas e !n ,T1-Por otra parte los Pt100 siendo levemente más costosos mecánicamente no tan r"gidos como las termocuplas$ las superan especialmente en aplicaciones de +ajas temperaturas# ';100 a =00 2*# !os Pt100 pueden fácilmente entregar precisiones de una d(cima de grado con la ventaja que la Pt100 no se descompone gradualmente entregando lecturas err%neas$ si no que normalmente se a+re$ con lo cual el dispositivo medidor detecta inmediatamente la falla del sensor da aviso# 6ste comportamiento es una gran ventaja en usos como cámaras frigor"ficas donde una desviaci%n no detectada de la temperatura podr"a producir algFn da:o grave# Además la Pt100 puede ser colocada a cierta distancia del medidor sin maor pro+lema '-asta unos >0 metros* utili3ando ca+le de co+re convencional para -acer la e.tensi%n#
(one0ión e !n ,T1-6.isten > modos de cone.i%n para las Pt100$ cada uno de ellos requiere un instrumento lector distinto# 6l o+jetivo es determinar e.actamente la resistencia el(ctrica R 't* del elemento sensor de platino sin que influa en la lectura la resistencia de los ca+les Rc# (on os ilos 6l modo más sencillo de cone.i%n 'pero menos recomendado* es con solo dos ca+les# 6n este caso las resistencias de los ca+les Rc1 Rc= que unen la Pt100 al instrumento se suman generando un error inevita+le# 6l lector medirá el total R 't*GRc1GRc= en ve3 de R 't*# !o Fnico que se puede -acer es usar ca+le lo más grueso posi+le para disminuir la resistencia de Rc1 Rc= as" disminuir el error en la lectura#
,ig# Cone.i%n de un PT100 de = -ilos Por ejemplo si la temperatura es H02C$ entonces R 't* B 1>E# o-m$ pero si el ca+le Rc1 tiene 1#> o-m el Rc= tiene 1#= o-m entonces la resistencia medida será 1>E#G1#>G1#= B 1>#= o-m la lectura del instrumento será HJ 2C# &n ca+le comFn ra3ona+lemente grueso ser"a uno de diámetro equivalente a 1@ A/9# !a resistencia de este ca+le es 0#01H> o-m por metro# Por ejemplo si se usa este ca+le para medir una resistencia a 1 metros de distancia$ la resistencia total de los ca+les será 1K=K0#01H> B 0#H o-m lo que inducirá un error de 1#2C en la lectura#
(on 3 ilos 6l modo de cone.i%n de > -ilos es el más comFn resuelve +astante +ien el pro+lema de error generado por los ca+les#
,iguraJ# Cone.i%n del PT100 con > -ilos 6l Fnico requisito es que los tres ca+les tengan la misma resistencia el(ctrica pues el sistema de medici%n se +asa 'casi siempre* en el Lpuente de /-eatstoneL# Por supuesto el lector de temperatura de+e ser para este tipo de cone.i%n#
(on ilos 6l m(todo de E -ilos es el más preciso de todos$ los E ca+les pueden ser distintos 'distinta resistencia* pero el instrumento lector es más costoso#
,ig# Cone.i%n del PT100 con E -ilos Por los ca+les 1 E se -ace circular una corriente I conocida a trav(s de R 't* provocando una diferencia de potencial en los e.tremos de R 't*# !os ca+les = E están conectados a la entrada de un volt"metro de alta impedancia luego por estos ca+les no circula corriente por lo tanto la ca"da de potencial en los ca+les Rc= Rc> será cero 'dBIcKRcB0KRcB0* el volt"metro medirá e.actamente el voltaje en los e.tremos del elemento R't*# ,inalmente el instrumento o+tiene R 't* al dividir medido entre la corriente I conocida#
%!tocalentamiento corriente e e0citación Cualquiera que sea el m(todo de cone.i%n$ se de+e -acer pasar una cierta corriente I por el elemento sensor de modo de poder medir su resistencia# 6sta corriente I llamada Lcorriente de e.citaci%nL la suministra el instrumento lector es del orden de 0#1 mA a = mA dependiendo del modelo marca del equipo# &n pro+lema que puede ocurrir es que la Lcorriente de e.citaci%nL genere por efecto Moule 'PBIKIKR* un calentamiento del elemento sensor aumentando su temperatura produciendo as" un error en la lectura# 6ste pro+lema es más pronunciado mientras más peque:a sea la Pt100 'menor capacidad de disipaci%n del calor generado* a la ve3 mientras se est( midiendo en un medio menos conductor de calor# Por ejemplo es maor cuando se mide temperatura en el aire que cuando se la mide en el agua# alores t"picos del error producido en un Pt100 son del orden de 0#2C por mili
T%4&% DE ,T1--
Ta+la1# Ta+la del PT100
Divisor e /oltaje
,ig@# Divisor de oltaje
%M,&$'$(%DOR 5O $5/ER6OR !a se:al de entrada i se aplica al terminal no inversor del Amplificador 4peracional !a se:al de salida o está en fase con la entrada#
• •
,igH# Amplificador no Inversor Si o+servamos el circuito determinamos I 1= I 2
I 1=
Vi Ri
V o= I 1. ( R 1+ R 2 )
Sustituendo el valor de I1) Vo=
( R 1 + R 2 ) R 1
. Vi
!a ganancia en tensi%n ∆ v=
Vo
( R 1+ R 2 )
Vi
R 1
=
(∆ v )
viene determinada
De lo que se deduce que no se puede conseguir
∆ v =1
R 3= R 1 /¿ R 2
'amilia el ,$(17'899 6l microcontrolador PIC1J,@ de icroc-ip pertenece a una gran familia de microcontroladores de @ +its '+us de datos* que tienen las siguientes caracter"sticas generales que los distinguen de otras familias) ;Arquitectura Narvard ;Tecnolog"a RISC ;Tecnolog"a C4S 6stas caracter"sticas se conjugan para lograr un dispositivo altamente eficiente en el uso de la memoria de datos programa por lo tanto en la velocidad de ejecuci%n
/ariantes principales !os microcontroladores que produce icroc-ip cu+ren un amplio rango de dispositivos cuas caracter"sticas pueden variar) ;6mpaquetado 'desde @ patitas -asta J@ patitas* ;Tecnolog"a de la memoria incluida '6PR4$ R4$ ,las-* ;oltajes de operaci%n 'desde =# v# Nasta Jv* ;,recuencia de operaci%n 'Nasta =0 N3*
,ig10# Partes del PIC 1J,@A
&(D li;!i crstal ispla< &na pantalla de cristal l"quido o !CD 'sigla del ingl(s liquid crstal displa* es una pantalla delgada plana formada por un nFmero de p".eles en color o monocromos colocados delante de una fuente de lu3 o reflectora# A menudo se utili3a en dispositivos electr%nicos de pilas$ a que utili3a cantidades mu peque:as de energ"a el(ctrica#
(aracterísticas Cada p".el de un !CD t"picamente consiste de una capa de mol(culas alineadas entre dos electrodos transparentes$ dos filtros de polari3aci%n$ los ejes de transmisi%n de cada uno que están 'en la maor"a de los casos* perpendiculares entre s"# Sin cristal l"quido entre el filtro polari3ante$ la lu3 que pasa por el primer filtro ser"a +loqueada por el segundo 'cru3ando* polari3ador# !a superficie de los electrodos que están en contacto con los materiales de cristal l"quido es tratada a fin de ajustar las mol(culas de cristal l"quido en una direcci%n en particular# 6ste tratamiento suele ser normalmente aplica+le en una fina capa de pol"mero que es unidireccionalmente frotada utili3ando$ por ejemplo$ un pa:o# !a direcci%n de la alineaci%n de cristal l"quido se define por la direcci%n de frotaci%n# Antes de la aplicaci%n de un campo el(ctrico$ la orientaci%n de las mol(culas de cristal l"quido está determinada por la adaptaci%n a las superficies# 6n un dispositivo t
,ig11# !CD
. &ista e Materiales 5= 1 =
Materiales Amplificador 4peracional &E1 RTD PT100 /OP
cantia > 1
,recio e c>! ? 0$ @$
,recio total 1$ @$
> E J @ H 10 11 1= 1> 1E 1 1J 1 1@
!CD =1J 1m de ca+le &TP Pulsador PIC 1J,@A Cristal EN3 capacitor =#=u, Capacitores ==p, Diodo Oener Potenci%metro 1Q Resistencia E$ Resistencia 10 Resistencia 1Q Resistencia >00 Resistencia =#=Q Resistencia 1#Q Resistencia >=0
1 10 1 1 1 1 = 1 1 1 > 1 = 1 1 1
J 0$ 0$1 $ 1 0$= 0$1 0$= 0$= 0$> 0$= 0$> 0$= 0$> 0$> 0$= TOT%&
J 0$1 $ 1 0$= 0$> 0$= 0$= 0$> 0$J 0$> 0$E 0$> 0$> 0$= 31@2
A. (Blc!los a# Para reali3ar los cálculos partimos de un divisor de voltaje)
,ig1=# Divisor de oltaje +# 6l siguiente paso es amplificar la se:al con un amplificador no inversor$ con un oBE)
,ig1># Amplificador no Inversor Dado que) Vo=
Vi∗ R 2
R 3
6c#'1*
R 2∗ R 3 R 1= R 2 − R 3
6c#'=*
D%nde) Vi= 2.5 V
@
Vo= 4 V
@
R 3=1 kΩ
%s!mia<
6ntonces) Rempla3ando en la 6c# '1* o+tenemos) 4 V =
2.5 V ∗ R 2 1 kΩ
entonces : R 2= 1.6 kΩ ≈ 1.5 kΩ
Rempla3ando en la 6c# '=* o+tenemos) R 1=
(1 kΩ )∗(1.6 k ) entonces : R 1=2.66 kΩ ≈ 2.2 kΩ 1.6 kΩ −1 kΩ c# !a siguiente etapa de acondicionamiento consiste en convertir el oltaje a corriente#
,ig1E# Convertidor de oltaje a Corriente Dado que) R 1= R 2
IL=
6c#'>*
R 3= R 4
−Vi R 4
6c#'*
6c#'E*
D%nde) Vi= 4 V
@
IL=−12 mA
@
R 1=510 Ω
%s!mia<
6ntonces) Rempla3ando en la 6c# '>* o+tenemos) R 1= R 2 entonces : R 2 = 510 Ω
Rempla3ando en la 6c# '* o+tenemos)
−12 mA =
−4 V R 4
entonces : R 4 = 333,33 Ω ≈ 300 Ω
Rempla3ando en la 6c# 'E* o+tenemos) R 3= R 4 entonces : R 3 = 300 Ω
5ota: la corriente
IL=−12 mA
posee una resistencia de
es la que va a recorrer todo el ca+le de
Rc= 21.3 Ω
80 m
que
d# 6sta es la etapa final del acondicionamiento utili3amos un convertidor de corriente a voltaje)
,ig1# Convertidor de Corriente a oltaje Dado que) Vo=− RL∗ Ii
6c# 'J*
D%nde) Vo= 4 V
@
Ii=−12 mA
6ntonces) Rempla3ando en la 6c# 'J* o+tenemos) 4 V =− RL∗(−12 mA ) entonces : RL= 333,33 Ω ≈ 320 Ω
5ota: Al final de la etapa de acondicionamiento se colocara un diodo Oener de para que no so+repase ese voltaje a que podr"amos causar da:os al micro controlador# 7. Etapa iCital !o que se +usca en (sta etapa es representar la se:al o+tenida del sensor PT;100 en digital$ para lo cual$ convertimos una se:al anal%gica 'oltaje* en una digital 'Temperatura;oltaje*#
Para llevar a ca+o dic-o procedimiento nos valemos del uso del PIC 1J,@A que consta con puertos de entradasalida de datos un puerto de conversor Análogo;Digital mismo que permite el muestreo de se:ales anal%gicas el procesamiento digital dentro del microcontrolador# '!os microcontroladores PIC tienen conversores Análogo;Digitales multicanales de 10 +its*# 6l dispositivo que nos permitirá visuali3ar la conversi%n anal%gica a digital es una !CD =.1J que aparte de ser conectada al PIC de+e ser polari3ada para emitir la imagen# 'Pin1Bcc$ Pin1JB95D*# Ca+e recalcar que para el correcto funcionamiento del PIC se de+e -acer uso de un oscilador 'Cristal*$ capacitores una configuraci%n de R6S6T como se muestra en la siguiente imagen# 6l oscilador de (ste circuito es de EN3#
Se:al Digitali3ada Transformaci%n Corriente;oltaje
Se:al
,ig1J# 6tapa de conversi%n corriente;voltaje PIC Como se mencion% anteriormente para la conversi%n de un valor anal%gico a un digital se -ace uso del PIC 1J,@A$ el cual de+e ser programado para su funcionamiento#
,roCramación el ,$( 17'899%. &tili3amos el soft=$ I=C$ &S$ etc# Se de+e considerar que dentro de una programaci%n se de+e considerar la siguiente estructura) •
•
•
Directivas e ,rocesao ) Controlan la conversi%n del programa a c%digo máquina por parte del compilador#
,roCramas o '!nciones: Conjunto de instrucciones# Puede -a+er uno o variosU en cualquier caso siempre de+e -a+er uno definido como principal mediante la inclusi%n de la llamada main <. $nstr!cciones: Indican c%mo se de+e comportar el PIC en todo momento#
•
(omentarios: Permiten descri+ir lo que significa cada sentencia del programa#
Descripción el ,roCrama ,T1-Siguiendo con la estructura anterior nuestro programa inicia con la declaraci%n de las li+rer"as$ activando) a* Vue recono3ca nuestro modelo de PIC +* 6l conversor Análogo;Digital) Se configura el conversor a 10 +its a que el conversor del micro es de 10 +its divide los que entran al PIC en 10=> partes# c* Activaci%n de fusi+les del micro de NS 'Nig- Speed* 54/DT 'Sin /atc- Dog Timer* d* 6l cristal que se va a utili3ar) 'clocBE000000* e* !a !CD que tra+aja por default en el puerto D
A C D 6 ,ig1# !i+rer"as utili3adas en el Programa para el PIC
•
•
Declaramos la funci%n voi main < dentro de (l estarán todas las instrucciones que va a reali3ar nuestro PIC 1J,@A# Para nuestra programaci%n utili3amos varia+les del tipo $nt17 para la lectura del dato 'loat que serán nuestras varia+les#
,ig1@# Declaraci%n de la ,unci%n 6legimos (se tipo de varia+le a que nos permiten tener un 6ntero de 1J +its valores del punto flotante respectivamente como lo muestre la siguiente ta+la#
Ta+la=# Tipo de Datos
Se procede leer la varia+le ingresada al PIC en el puerto A50$ se activa el reloj interno del conversor Análogo;Digital se iniciali3a la !CD#
,ig1H# Iniciali3aci%n del !CD lectura del puerto A50 Siguiendo con las estructura del programa entramos a un +ucle infinito ile 1< F que nos auda a que toda la programaci%n que se encuentre dentro de (sta funci%n se repita infinitamente# Dentro del +ucle infinito) a* Se lee el valor que se encuentra en el PI5 A50 +* Aplicamos la f%rmula que nos transforma el valor le"do a voltaje c* Comentado tenemos el valor del ADC$ es decir$ al quitar el comentario$ en la !CD se visuali3ará el valor en +its que presenta la entrada anal%gica en (se momento# d* Impresi%n del voltaje en !CD e* &n dela de >00ms) en un segundo toma > veces la lectura f* Aplicamos la f%rmula que nos transforma el valor le"do a temperatura g* Impresi%n de temperatura en !CD
A
C D 6 , 9
,ig=0# Partes del ucle infinito
Como conclusi%n se tiene el siguiente programa compilado)
,ig=1# Programa Compilado
Tabla e Datos E0perimentales Por medio del uso de la siguiente ta+la se o+tiene las ecuaciones que audarán a transformar la se:al anal%gica a un valor digital como lo es el oltaje la Temperatura en la !CD#
Temperat!r a ;0 ;E0 ;>0 ;=0 ;10 0 10 =0 >0 E0 0 J0 0 @0 H0 100
Resistenci a @0$= @E$== @@$1@ H=$1> HJ$0 100 10>$H 10$H 111$J 11$E 11H$E 1=>$=E 1=$0 1>0$@H 1>E$ 1>@$
/oltaje
%D(
=$ =$@1 =$H> >$0E >$1 >$= >$>
1@ E0 J= @> J0E J=E JEJ
>$E@ >$H >$0 >$@1 >$H1 E$0= E$1> E$=E E$>E
JJ J@@ 0@ =H 0 0 H1 @11 @>=
110
1E=$=H
E$E
@=
Ta+la>#Ddatos que proporcionan la conversi%n de se:al Anal%gica a Digital
GR%'$(%6 DE TE5DE5($% " /O&T%HE @
0 " %D(
5 4.5 f(x) = 0.01x - 0.02
4
VOLTAJE
3.5 3 2.5 2 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
ADC
,ig==# Tendencia lineal de oltaje S# ADC
" TEM,ER%TIR%
@
0 " %D(
120 100
f(x) = 0.48x - 299.58
80 60
TEMPERATURA
40 20 0 -20500 550 600 650 700 750 800 850 900 -40 -60
ADC
,ig=># Tendencia lineal de Temperatura S# ADC
9. 6im!laciones a#
Circuito de acondicionamiento)
,ig=E# Simulaci%n del Circuito de Acondicionamiento
+# Presentaci%n o visuali3aci%n del dato
,ig=# Simulaci%n de la isuali3aci%n de los Datos
c#
Simulaci%n del circuito completo
+# Presentaci%n o visuali3aci%n del dato
,ig=# Simulaci%n de la isuali3aci%n de los Datos
c#
Simulaci%n del circuito completo
,ig=J# Simulaci%n del Circuito Completo
,ig=J# Simulaci%n del Circuito Completo
@# %nBlisis e Res!ltaos
/aliación e Res!ltaos TEJR$(O 6$MI&%($J5 ,RK(T$(O /O&T%H TEM,ER%TI /O&T%H TEM,ER%TI /O&T%H TEM,ER%TI E R% E R% E R% =$ ;0 =$1 ;>0$=> ; ; =$@1 ;E0 =$@> ;1@$1 ; ; =$H> ;>0 =$H1 ;10$ ; ; >$0E ;=0 =$HH 0$E ; ; >$1 ;10 >$0H 10$11 ; ; >$= 0 >$1@ =0$0 ; ; >$> 10 >$= >0$0= >$>J 10$11 >$E@ =0 >$> >H$H >$E 1H$H@ >$H >0 >$EJ EH$H= >$@ =H$0 >$0 E0 >$ H$@ >$JH E0$= >$@1 0 >$JE JH$@= >$@0 EH$H >$H1 J0 >$> H$ >$H0 J0$1> E$0= 0 >$@> @H$= E$01 0$0@ E$1> @0 >$H= HH$J ; ; E$=E H0 E$01 10H$J= ; ; E$>E 100 E$10 11H$ ; ; E$E 110 E$1H 1=H$= ; ;
@# %nBlisis e Res!ltaos
/aliación e Res!ltaos TEJR$(O 6$MI&%($J5 ,RK(T$(O /O&T%H TEM,ER%TI /O&T%H TEM,ER%TI /O&T%H TEM,ER%TI E R% E R% E R% =$ ;0 =$1 ;>0$=> ; ; =$@1 ;E0 =$@> ;1@$1 ; ; =$H> ;>0 =$H1 ;10$ ; ; >$0E ;=0 =$HH 0$E ; ; >$1 ;10 >$0H 10$11 ; ; >$= 0 >$1@ =0$0 ; ; >$> 10 >$= >0$0= >$>J 10$11 >$E@ =0 >$> >H$H >$E 1H$H@ >$H >0 >$EJ EH$H= >$@ =H$0 >$0 E0 >$ H$@ >$JH E0$= >$@1 0 >$JE JH$@= >$@0 EH$H >$H1 J0 >$> H$ >$H0 J0$1> E$0= 0 >$@> @H$= E$01 0$0@ E$1> @0 >$H= HH$J ; ; E$=E H0 E$01 10H$J= ; ; E$>E 100 E$10 11H$ ; ; E$E 110 E$1H 1=H$= ; ; Ta+laE# alidaci%n de Resultados ERRORE6 TEJR$(O 6$MI&%($J5 ERROR %46O&ITO /O&T%H TEM,ER%TI /O&T%H TEM,ER%TI /O&T%H TEM,ER%TI E R% E R% E R% =$ ;0 =$1 ;>0$=> -@-1 1L@99 =$@1 ;E0 =$@> ;1@$1 -@-2 21@2L =$H> ;>0 =$H1 ;10$ -@-2 1L@A >$0E ;=0 =$HH 0$E -@-A 2-@9 >$1 ;10 >$0H 10$11 -@-7 2-@11 >$= 0 >$1@ =0$0 -@-9 2-@-9 0$> 10 >$= >0$0= 2@A 2-@-2 1$01 =0 >$> >H$H 2@3A 1L@L9 1$=H >0 >$EJ EH$H= 2@17 1L@L2 1$ E0 >$ H$@ 1@L8 1L@89 1$@ 0 >$JE JH$@= 1@9L 1L@82 =$1> J0 >$> H$ 1@71L@99 =$E1 0 >$@> @H$= 1@1 1L@92 =$JH @0 >$H= HH$J 1@23 1L@79 =$H H0 E$01 10H$J= 1@- 1L@72 >$= 100 E$10 11H$ -@8A 1L@A9 >$> 110 E$1H 1=H$= -@77 1L@A2
TEJR$(O
,RK(T$(O
ERROR %46O&ITO
TEM,ER%TIR /O&T%H % E ;0 =$JH ;E0 =$@0 ;>0 =$H= ;=0 >$0> ;10 >$1E 0 >$=E 10 >$>J =0 >$E >0 >$@ E0 >$JH 0 >$@0 J0 >$H0 0 E$01 @0 E$1= H0 E$=> 100 E$>> 110 E$EE
/O&T%HE =$ =$@1 =$H> >$0E >$1 >$= 0$> 1$01 1$=H 1$ 1$@ =$1> =$E1 =$JH =$H >$= >$>
TEM,ER%TIR /O&T%H % E ; ; ; ; ; ; 10$11 2@73 1H$H@ 2@7 =H$0 2@2L E0$= 2@12 EH$H 1@L J0$1> 1@99 0$0@ 1@7; ; ; ; Ta+laJ# 6rrores
TEM,ER%TIR % -@11 -@-2 -@LA -@2-@-A -@13 -@-8
%5K&$6$6 DE RE6I&T%DO6 !os cálculos de errores reali3ados en las ta+las previas son errores a+solutos en los que podemos o+servar que el error a+soluto entre los valores te%ricos la simulaci%n son +astante elevados de+ido a que el programa con el que se encuentra el PIC de la simulaci%n es el programa con el que está quemado el PIC de la vida real$ es por tal motivo que los errores presentados entre la los valores te%ricos los reales son menores# !os valores o+tenidos en la parte práctica están dentro del rango mostrado en la ta+la a que es dif"cil reali3ar una medici%n en la que podamos o+tener el cero a+soluto en temperatura o incluso menores al cero a+soluto# Wste ensao es reali3ado ingresando el sensor PT;100 en agua con -ielos con agua caliente$ para los casos de +ajas altas temperaturas respectivamente
L. (oncl!siones Recomenaciones Conclusiones) •
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Al reali3ar el acondicionamiento de se:al$ primero se intent% acondicionar el sensor con un puente de /-eatstone pero este mostr% muc-a inesta+ilidad por lo que se tom% la decisi%n de utili3ar un divisor de tensi%n cuo acondicionamiento es más fácil que el puente de /-eatstone# !uego de reali3ar las mediciones con el PT;100 se demostr% que su funcionamiento es mu parecido a un sensor lineal# Para que la se:al no tenga muc-as p(rdidas se reali3a primero la etapa de amplificaci%n de la se:al que proviene del PT;100 luego reali3amos una etapa de conversi%n de voltaje a corriente$ luego que la se:al cru3a por todo el ca+le se vuelve a convertir la se:al a voltaje con un convertidor corriente;voltaje para que as" la se:al este correctamente acondicionada antes de su ingreso al microcontrolador# 6l PIC tiene una entrada má.ima de voltaje de voltios$ por lo que se coloc% un diodo Oener de voltios$ asegurando as" la entrada má.ima de voltios -acia el PIC#
Recomendaciones)
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6s recomenda+le -acer una ta+la comparativa del voltaje que tiene el sistema a cierta temperatura para as" poder reali3ar los rangos adecuados en el PIC se puedan mostrar los valores correctos en la pantalla# Na que recordar que el PIC es de tecnolog"a C4S$ quiere decir que consume mu poca corriente pero a la ve3 es suscepti+le a da:os por estática# Para la alimentaci%n del PIC se de+e procurar utili3ar un regulador de @0 no un adaptador de pared# 6l PIC al ser poco consumidor de corriente$ no de+e so+repasar los niveles de corriente má.ima de =mA por cada pin del micro a sea para salida o para entrada .
10# 4iblioCrafía •
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11. %ne0os
,ig=# Circuito ,"sico Armado final
C&ADR4 C4PARATI4 6P6RI65TA! Temperatura 'Term%metro oltaje 'ult"metro* Temperatura ? oltaje
