Cómo Funciona un Termómetro Digital.

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Cómo funciona un termómetro digital. Los termómetros antiguos solían ser simples. Primero, estaban conformados de un tubo de vidrio lleno de un líquido que se expandía internamente a medida que aumentaba la temperatura. Todos entendimos cómo funcionaba eso. Luego vinieron los termómetros bimetálicos. Estaban hechos de una tira en capas de 2 metales con diferentes coeficientes de expansión formados en una bobina. Cuando la bobina se calentaba, el metal se expandía y la bobina se desenrollaba una pequeña cantidad. Este movimiento se usaba para mover una aguja que apuntaba a una escala de temperatura. Este es un concepto sencillo que la mayoría de la gente también entiende.

Hoy en día, los termómetros son digitales, y son mejores tanto por velocidad como por precisión. Inclusive existen algunos que presentan conectividad inalámbrica y capacidad de almacenamiento en la nube. Sin embargo, la mayoría de la gente no sabe cómo funciona un termómetro digital.

Cómo Funciona un Termómetro Digital
Termómetro digital para temperatura corporal.

Cómo funciona un termómetro digital.

Esta es una breve descripción de cómo funciona un termómetro digital. Todo comienza con el sensor. A diferencia del termómetro lleno de líquido y el termómetro bimetálico, un termómetro digital necesita un sensor.

Hay 4 sensores populares usados en los termómetros hoy en día:

  • Termopares.
  • Detectores de temperatura de resistencia (RTD o PT100).
  • Termistores.
  • Sensores de estado sólido.

Todos estos sensores producen un cambio de voltaje, corriente o resistencia cuando hay un cambio de temperatura. Estas son señales “analógicas” en lugar de señales digitales. Para comprender cómo funciona el termómetro digital, necesitas saber cómo funciona el sensor. Sin entrar en detalles, cada uno de estos sensores tiene una salida analógica diferente.

  • Un termopar tiene una señal mV autogenerada que es proporcional a la diferencia de temperatura entre sus dos extremos.
  • Un RTD es una resistencia que cambia su resistencia casi linealmente con la temperatura.
  • Un termistor es una resistencia que cambia su resistencia de manera no lineal con la temperatura.
  • Un sensor de estado sólido requiere energía externa y emite un pequeño voltaje lineal proporcional a la temperatura.

El termómetro debe excitar y medir la “señal” del sensor. Cada método es diferente, pero el resultado es una señal eléctrica que es proporcional a la temperatura.

Termómetro digital de termopar.

Un termómetro digital de termopar necesita dos mediciones para determinar la temperatura. Primero, tiene un sensor para medir la temperatura donde el termopar se conecta a él, esto se conoce como “compensación de unión fría (CJC, Cold Junction Compensation)”. En segundo lugar, mide la señal mV del termopar. Para determinar la temperatura al final del termómetro, resta la temperatura CJC de la señal de final caliente y luego convierte ese voltaje en temperatura.

Termómetro digital RTD.

Un termómetro digital RTD es, en esencia, un ohmímetro. Mide la resistencia del sensor. Para hacer esto, aplica una tensión o corriente de excitación muy pequeña al sensor y mide el voltaje a través del sensor. A menudo se usa una conexión de 4 cables para minimizar los errores de medición: 2 cables para transportar la excitación, 2 cables para medir el voltaje a través del sensor. Los sistemas muy precisos también invierten la polaridad de la excitación y promedian las dos lecturas para eliminar los efectos inductivos, capacitivos y de termopar. Algunos también pulsan la excitación para minimizar el auto-calentamiento del sensor debido a la potencia de excitación.

Termómetro digital termistor.

Un termómetro de termistor digital proporciona un voltaje o corriente de excitación al termistor. Debido a que el cambio en la resistencia del termistor es grande en comparación con la resistencia de los cables, un termistor generalmente tiene una conexión de 2 cables. El termistor convierte la excitación en una señal de voltaje y luego el termómetro convierte el voltaje medido en temperatura.

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Termómetro digital de estado sólido.

Un termómetro digital de estado sólido proporciona una corriente de excitación al sensor y mide la señal lineal del sensor.

Ahora, tenemos el termómetro que acondiciona el sensor y realiza una medición eléctrica de su salida. Esta señal, voltaje o resistencia, es la señal analógica. En el termómetro, esta señal va a un convertidor analógico – digital. Este convertidor transforma la señal analógica en una serie de pulsos (señal digital).

Ahora la señal está en el mundo digital. Una vez en el mundo digital, la señal se compara con las curvas de resistencia del sensor, y se envía a una unidad de visualización que convierte la señal de temperatura en una señal para encender ciertos segmentos de la pantalla que nosotros, los humanos, podemos leer como una temperatura real determinada.

La precisión del termómetro digital reside principalmente en los mundos analógico y digital. La precisión de la excitación y los errores al realizar la medición más cualquier error debido al cambio en la temperatura ambiente en el mundo analógico y en el mundo digital, el error en el convertidor A – D y la precisión de las ecuaciones de ajuste de curva utilizadas para coincidir con la curva exacta del sensor.

  • Un termómetro RTD utiliza la ecuación de Callendar-Van Dusen que describe la relación entre la resistencia de un sensor de resistencia de platino (RTD) y la temperatura.
  • Un termómetro de termopar utiliza tablas de termopar o polinomios publicados por ASTM.
  • Los termómetros de termistor usan tablas o polinomios proporcionados por el proveedor del sensor.
  • Los termómetros de estado sólido obtienen una señal lineal. La precisión de esa señal, sin embargo, depende de la precisión de la excitación, el convertidor A – D y el error inherente del sensor.

Para Cerrar.

Te invitamos a leer nuestro post sobre el funcionamiento de los convertidores de CC a CA.

Ahora tienes una descripción general de todo el procesamiento de señales que se realiza dentro de un termómetro digital. Comprender cómo interactúa el sensor y el termómetro debería ayudarte a aplicar los sensores correctamente y realizar las mejores mediciones posibles.

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