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integral
MEDICIÓN DE TEMPERATURA SENSORES TERMOELÉCTRICOS
María Alejandra Quintín Vargas, Angélica María Popayán Páez
Departamento de Química, Facultad de Ingenierías y Arquitectura, Universidad de Pamplona, Pamplona,
20 de Noviembre de 2015
Resumen: En esta práctica se realizó el montaje con el circuito integrado LM35, una batería de 9v y un cableado
que se encontraba conectado a un multímetro, a la batería y al circuito soldado cuidadosamente para no
averiarlo. Dicho montaje se introdujo en un tubo de ensayo que contenía un pequeño volumen de aceite, el cual
se introdujo junto con un termómetro que se encontraba a temperatura ambiente de laboratorio en un baño de
calibración, con el fin de que a medida que se calentaba el agua, calentara el aceite y así obtener valores de
voltaje a diferente temperatura.
Palabras Clave: Circuito LM-35, Termómetro, Calibración de Temperatura, voltaje.
1- Introducción
Sensor de temperatura
Los sensores electrónicos han ayudado a medir con
mayor exactitud las magnitudes físicas; no se puede
hablar de los sensores sin sus acondicionadores de
señal, ya que normalmente entregan señales muy
pequeñas y es muy importante equilibrar sus
características, con las del circuito que le permiten
adquirir, acondicionar, procesar y actuar con las
señales. Probablemente sea la temperatura el
parámetro físico más común que se mide en una
aplicación electrónica, incluso en muchos casos en
que el parámetro de interés no es la temperatura,
ésta se ha de medir para incluir indirectamente su
efecto en la medida deseada.
Un termopar es un dispositivo para la medición de
la temperatura, basado en efectos termoeléctricos.
Es un circuito formado por dos conductores de
metales diferentes o aleaciones de metales
diferentes, unidos en sus extremos y entre cuyas
uniones existe una diferencia de temperatura, que
origina una fuerza electromotriz.
El principio de funcionamiento de los sensores
termoeléctricos se basa en los descubrimientos de
Thomas Johann Seebeck (1822), Jean C.A. Peltier
(1834) y William Thompson (1847), denominados
efecto Seebeck,efecto Peltier y efecto Thompson.
En la Figura 1 se muestra un termopar constituido
por un conductor de hierro y otro de constantán
(aleación de cobre y níquel). Cuando las uniones
están a temperaturas T1 y T2 se produce una tensión
V1, la cual corresponde a la suma de las caídas de
potencial en cada una de las junturas. Por lo tanto, el
termopar es básicamente un dispositivo de medida
diferencial, se necesita una temperatura de
referencia conocida para una de las uniones
(normalmente es la del punto de agua/hielo de 0°C),
así la temperatura de la otra unión será deducida del
voltaje de salida.
Figura 1, Termopar con referencia a 0 ºC
Para la medición de la temperatura de referencia
(ambiente) se utilizó un sensor de precisión, LM35
(National Semiconductor). El LM35 es un circuito
integrado con un voltaje de salida linealmente
proporcional a la temperatura en escala Celsius. No
requiere calibración externa y proporciona una alta
precisión en su rango de temperatura de – 55 a 150
ºC, posee un factor de escala de 10 mV/ºC, lo que
facilita su utilización en la obtención directa de la
temperatura a partir del voltaje de salida.[1]

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Tipos de Sensores de Temperatura
Termopares:
Los termopares utilizan la tensión generada en la
unión de dos metales en contacto térmico, debido a
sus distintos comportamientos eléctricos.
Resistivos:
Lo constituyen las RTD (Resistance Temperature
Detector) o PT100 basadas en la dependencia de la
resistividad
deun conductor con la temperatura, están caracteriza
das por uncoeficiente de resistividad positivo PTC
(Positive Termal Coefficient). También lo son
las NTC (Negative Termal Coefficient), que se
llaman termistores y están caracterizadas por un
coeficiente de temperatura negativo.
Semiconductores:
Se basan en la variación de la conducción de una
unión p-n polarizada directamente.
Digitales:
En esta clasificación se encuentra el integrado
LM35.Es un sensor de temperatura que únicamente
tiene tres terminales, una que corresponde a la de
alimentación al voltaje positivo, otra terminal que se
conecta a GND, y la tercera es la que entrega un
valor de voltaje en función a la magnitud de
temperatura a la que está sometido. Este sensor de
temperatura tiene la capacidad de medir
temperaturas dentro de un rango de –55°C a +150
°C que en voltajes corresponde a –55mV a
+1500mV.La ventaja, al emplear este integrado,
radica en el hecho de que el nivel de voltaje que
entrega de acuerdo a la temperatura
quemide, ya se encuentra calibrada en ºC, además d
e que cadaincremento de 10mV equivale a 1ºC. [2]
2- Metodología
El estudio se realizó en un ambiente de laboratorio
a 22 °C a presión atmosférica de 0.77 atm a
2300msnm [3], abordando como eje central la
calibración de un termómetro de Mercurio, por
medio de la variación de voltaje.
CONEXIÓN DEL CIRCUITO
1. Se empleó un circuito integrado LM-35,
donde se conectó a una batería de 9 V.
2. En la conexión derecha (#3) se soldó
un cable que conectaba al lado positivo
de la batería.
3. En la conexión izquierda (#1) se soldó
un cable que conectaba al lado negativo
de la batería y anexo se conectó el lado
negativo del multímetro.
4. En la conexión del centro (#2) se soldó
un cable que se conectó al lado positivo
del multímetro.
CALIBRACIÓN DELTERMÓMETRO
1. Se organizó el montaje.
2. Se tomaron valores de voltaje (mV), a razón de
10°C, hasta llegar a la temperatura de 74°C.
3- Análisis y resultados.
En la Tabla [1] se encuentran los datos obtenidos
en la práctica.
Voltaje
(mV)
Variación de Temperatura
(°C)
208 21
301 30
404 41
503 50
601 60
698 70
705 74
Tabla [1]

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Grafica 1. Comportamiento del voltaje contra la temperatura
En la Gráfica [1] se observó el comportamiento de
los datos obtenidos, como se pudo ver, la gráfica se
comportó de forma lineal, y dio como resultado un
coeficiente de correlación excelente de 0,9965 que
es muy cercano alperfecto de 1.
La sensibilidad del circuito LM-35 es 10.0 mV/ºC,
esto quiere decir que cada ºC que aumenta,
obtendremos un aumento de 10mV en la salida
1°C → 10mV
74°C → x , donde
𝑋 =
(10 𝑚𝑉) ( 74°𝐶)
1°𝐶
= 𝑚𝑉
Obteniendo prácticamente que a los 74°C se
tuvieran 740mV, y un porcentaje de error de
4,729%, con esto se demostró que el
termómetro utilizado para la práctica no se
encontraba tan descalibrado.
Una de las ventajas del LM-35 es que no
requiere de circuitos adicionales para calibrarlo
externamente y su baja impedancia de salida, su
salida lineal y su precisa calibración hace
posible que esté integrado sea instalado
fácilmente en un circuito de control.
3. Conclusiones
Se puede concluir que los termopares presentan una
elevada sensibilidad a variaciones de temperatura,
haciendo que resulten muy adecuados para
mediciones precisas de temperatura y voltajes.
Además, la característica de resistencia/temperatura
de los sensores de temperatura de silicio es casi
lineal, pero en algunas aplicaciones es necesario
mejorar esta alineación, como en sistemas de
control que requieren una alta exactitud.
4. Referencias bibliográficas
[1]. E. Alzate, J. Montes, C. Silva, Scientia et
Technica Año XIII, No 34, 2007. Universidad
Tecnológica de Pereira.Revisado:23/09/16
[2]. Reitz, J.R. et al., Fundamentos de la Teoría
Electromagnética, Addison-Wesley, 4a edición.,
1996.Revisado: 23/09/16
[3].http://pamplonanortedesantander.gov.co/index.s
html[# .Revisado: 23/09/16
y = 9.6657x + 10.809
R² = 0.9965
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Voltaje(mV)
Temperatura(ºC)
V Vs T

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