Cómo calibrar un sensor de temperatura

La respuesta del físico por delante:

Prepare un recipiente con agua helada (derretida) en un día en el que el barómetro esté cerca de los 1013 mbar de presión. Pegue su sensor en él. La lectura que obtiene en equilibrio es su lectura de 0C.

Prepare una cacerola con agua hirviendo lentamente, también en un día en que el barómetro esté cerca de los 1013 mbar de presión. Pegue su sensor en él. La lectura que obtiene en equilibrio es su lectura de 100C.

Divide el rango intermedio en 100 partes iguales.

La belleza de este método es que no está atado a los errores cometidos al calibrar el sensor que está utilizando para calibrar, o errores cometidos al calibrar el sensor que usaron para calibrar el sensor que está utilizando para calibrar, o ... ( etc).

Estas son realmente varias preguntas en varios ámbitos, casi ninguno de ellos sobre electrónica.

La primera parte es Metrología , el estudio de las medidas, y en este caso la precisión. Dado que el LM35 en sí mismo es bastante barato (aproximadamente de $0,65 a $3,00 USD en cantidades de 1k) y solo tiene una precisión de 0,5 °C (a 25 grados Celsius) y +/- 1 grado C en los extremos de la escala, no tiene sentido gastar demasiado dinero o tiempo tratando de calibrar o mejorar su precisión.

El segundo trata sobre la cuestión química de las sustancias (seguras) que tienen un punto de ebullición (o descongelación) por debajo de los 90 grados centígrados. La única sustancia utilizada para la calibración del termómetro de resistencia de platino estándar (SPRT) según ITS-90 es el punto de fusión del galio (29,7646 C) y el punto triple del agua pura (0,010 C). No sé acerca de la toxicidad de Gallium, pero asumo que la falta de disponibilidad inmediata de Gallium niega esa preocupación. Nuevamente, calibrarlo contra cualquier otra cosa que no sea agua pura (agua desionizada / destilada ) parece no valer la pena.

El agua destilada/desionizada generalmente está disponible en las tiendas de comestibles de América del Norte y Europa occidental, combinada en la sección con agua embotellada. Esto no es de grado de laboratorio analítico, pero lo suficientemente decente para muchos experimentos de laboratorio doméstico. No tengo idea de su disponibilidad a nivel mundial, pero si el agua embotellada está fácilmente disponible, es muy probable que también esté disponible.

También tendría cuidado de no asumir que cualquier diferencia es constante o incluso lineal en todo el rango de temperatura. Por ejemplo, SPRT se puede calibrar en 5 puntos de referencia según las propiedades químicas de varios elementos en su rango para ayudar a determinar la curva de calibración.

Estoy de acuerdo con Martin , en que la comparación con un termopar es probablemente el mejor enfoque rentable y/o asequible, mi única otra sugerencia es comparar el sensor LM35 con un termómetro calibrado en buen estado que preferiblemente es un orden de magnitud mejor que el sensor (es decir, +/- 0,1 grados en los extremos de la escala y +/- 0,05 grados C a 25 C).

Debido a la ley combinada de los gases , también debe tener en cuenta la presión barométrica si hace referencia a un fenómeno físico (por ejemplo, fusión, ebullición), en lugar de una comparación relativa de dos instrumentos presentes al mismo tiempo/lugar y, por lo tanto, la misma presión atmosférica. Dependiendo de su ubicación, el ajuste puede ser pequeño o grande, dependiendo de la elevación de su ubicación y la presión atmosférica local actual y la temperatura en comparación con las condiciones estándar de temperatura y presión .

Mis disculpas por lo que probablemente parezca una exageración, pero no quiero que usted (y otros) se engañen y supongan que la calibración/precisión de alta calidad es fácil o rápida de lograr.

Esperemos que esto ayude a explicar cuáles son los factores potenciales para que pueda decidir cómo desea resolver el problema en su caso. Buena suerte.

Pegue un termopar tipo k al LM35 y compare el resultado con la lectura del medidor de termopar. Caliente todo el conjunto lentamente en un horno hasta que se estabilice la lectura del medidor de termopar. También mete todo el conjunto en la nevera para comprobar el punto de baja temperatura.

Si bien no necesita absolutamente un horno con control de temperatura, el problema es que las constantes de tiempo térmico del termopar y el LM35 son diferentes, por lo que mientras la temperatura cambia, uno estará delante del otro. Superpegar el termopar al LM35 ayudará, en lugar de dejar que se mueva al aire libre, para que se acoplen térmicamente.

Los termopares tipo K son baratos y ampliamente disponibles, y pueden leer con un nivel razonable de precisión para la mayoría de los propósitos. El medidor puede leer dentro de 0.01C, pero eso sería la precisión, no la exactitud , por lo que solo se puede usar para cambios relativos.

Dado que todos los sensores de temperatura miden su propia temperatura, tenga en cuenta que cambiará más lentamente que un termopar debido a su mayor masa térmica y al acoplamiento con la PCB.

1. Usando una mezcla de agua destilada y hielo triturado (mucho hielo = casi sin flotar) obtendrá relativamente fácilmente 0 grados C con una incertidumbre por debajo de 0,2 grados C (0,005 grados C alcanzable). Inserte el sensor 15 cm mínimo, mejor 20..25 cm (para enfriar el cable del sensor), y mezcle la mezcla de vez en cuando. Espere unos minutos hasta que las lecturas se estabilicen.
2. 90 grados 'C: tome prestado un termómetro de 50..100'C con una resolución de 0,1 grados/div o 0,2 dev/div de un laboratorio químico. Coloque ambos termómetros uno cerca del otro en la olla con agua caliente. Mezcle el agua con una cuchara. Debería obtener una incertidumbre por debajo de 0,3 grados. El punto de ebullición del agua puede brindar una precisión similar, pero es más difícil de obtener y, como mencionaron otros, requiere correcciones para la altitud y la presión barométrica al nivel del mar (o la presión barométrica en su laboratorio).