Ajuste del efecto de temperatura en células de carga I

En este artículo vamos a comentar cómo se realiza el ajuste de temperatura en las células de carga

La parte teórica del mismo la extremos de un documento de la Universidad del Salvador



Básicamente hay que construir un transductor de temperatura que regule la alimentación de la célula de carga, de tal modo que la señal de salida de la célula de carga sea constante a diferentes temperaturas.
El rango de temperatura ajustado habitualmente y según las recomendaciones de la OIML R60 es de -10 a 40 º Centigrados.

 En electrónica, ningún otro parámetro físico es tan persistente en su influencia sobre circuitos y sistemas como la temperatura. Entre los Transductores de los quevamos a hablarse incluyen los de expansión térmica (elementos bimetálicos e interruptores de columna de mercurio), de Voltaje Seebeck (termopares),de efectos resistivos (RTD y termistancias), y diodos de unión semiconductora (diodos y dispositivos con corriente de salida proporcional a la temperatura absoluta, tales como al AD590).

El switch térmico bimetálico es quizás el más elemental de los Sensores eléctricos. Dispositivos de este tipo utilizan metales con coeficientes térmicos de expansión diferentes para abrir o cerrar físicamente un contacto eléctrico a una temperatura preestablecida, Ejemplos comunes son los Sensores en termostatos usados' para calentamiento, ventilación, y sistemas de acondicionamiento de aire, Los elementos bimetálicos en forma de disco se usan para producir acción de contacto (figura 2), Este tipo de dispositivo funciona bien desde temperaturas en el rango sub-cero hasta casi 300C. Los contactos existen una variedad de formas y son capaces de manejar la conmutación, de circuitos secos de baja-corriente también como corrientes de hasta. 1 .5 amperios. Además, se puede especificar la histéresis del punto de funcionamiento (para conseguir insensibilidad frente a pequeñas variaciones de temperatura), y los dispositivos son baratos.




 Los Termopares son económicos y robustos. Además exhiben buena estabilidad de largo plazo. Debido a su tamaño (pequeño), responden rápidamente y son una buena opción cuando la respuesta rápida es importante. Funcionan sobre una rango de temperatura que va desde los niveles criogénicos hasta los niveles encontrados en los motores de propulsión y tienen linealidad y exactitud razonables.
Debido a que el número de electrones libres en una pieza de metal depende de la temperatura y de la
composición del metal, dos piezas de metales diferentes puestas en contacto isotérmico exhibirán una
diferencia de potencial que es una función repetitiva de la temperatura. En general dichos voltajes son
pequeños. La tabla 1 muestra un grupo de termopares standard, su rango de temperatura útil, y la
variación de voltaje sobre ese rango. Puede apreciarse que el cambio promedio del voltaje con la
temperatura varía de 7 hasta casi 75 uV/C.
Puesto que cada par de metales diferentes que son puestos en contacto forman un termopar (incluyendo la unión cobre-soldadura, de casi 3uV/C, y la unión KovarRhodium), y puesto que además un circuito eléctrico útil requiere al menos dos contactos en serie, las mediciones con termopares deben ser realizadas de modo que se minimicen las contribuciones indeseables de termopares incidentales y que se establezca una referencia adecuada (de temperatura).




Para células de carga utilizaremos Cobre-Constantan







Debido a que los termopares son dispositivos de bajo nivel, el acondicionamiento de señal no es una tarea trivial. Las señales de niveles de milivoltios, claman por electrónica relativamente, costosa de baja deriva si se requieren resoluciones menores a un grado C. La linealidad en varios tipos [de termopar] es muy pobre, pero las relaciones 'son predecibles y repetibles, de manera que se pueden emplear técnicas analógicas o digitales para linealizar  los termopares indeseables
puede resultar un gran reto. Las técnicas incluyen referencias físicas celdas de punto-de-hielo a +0.01C las cuales son exactas y fáciles de construir; pero de mantenimiento impráctico); uniones de referencia a temperatura ambiente (aceptables en tanto que la temperatura ambiente en las cercanías de la unión de referencia sea menor que la resolución deseada de la temperatura siendo medida); y compensadores electrónicos de la unión fría, los cuales producen un nivel de referencia artificial y compensan las variaciones de temperatura ambiente en la proximidad de la unión de referencia.
Proporcionar una referencia de temperatura adecuada y minimizar el efecto del
El RTD (Resistance Temperature Detector) es un elemento de circuito eléctrico consistente en un
conductor sólido, usualmente en la forma de alambre, caracterizado por un coeficiente positivo de
resistividad. Platino, níquel y aleaciones hierro-níquel son los tipos más usados. En general los RTD son dispositivos no lineales, de bajo nivel, potencialmente con excelente estabilidad y exactitud, cuando se usan apropiadamente. La tabla 2 compara varios tipos de materiales RTD.