Modelado de un sistema de medición de temperatura

Question

Modelado de un sistema de medición de temperatura

Física
thevenin
indicador
medición
par termoeléctrico

jompatormann

La precisión de un sistema de medición se puede reducir significativamente mediante efectos de carga en el sistema. Se utiliza un termopar junto con un indicador para medir las temperaturas. El termopar tiene una sensibilidad de 50µV/°C y una resistencia de salida de 500Ω. El indicador da una temperatura medida de $T_M = 20V_{Load} K$ y tiene una resistencia de entrada de 10 kΩ.

¿Cómo bosquejas este sistema usando circuitos equivalentes de Thevenin? (Estoy pensando en algo como esto, pero no estoy seguro).

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

¿Cómo se determina la precisión de este sistema de medición? Estoy pensando que necesito calcular ${T_M}/T$ , pero no sé cómo determinar el voltaje en la carga ( $V_{Load}$ ).

jompatormann

T

$T$ es la temperatura real y

T_{M} = 20 * V_{L o a d} K

$T_M = 20*V_{Load}K$ es la temperatura medida por el indicador. Esto se reducirá significativamente por los efectos de la carga, con resistencia

R_{L o a d} = 10 k Ω

$R_{Load}=10kΩ$ y donde el voltaje a través de la carga está dado por

V_{L o a d} = V_{o u t} R_{L o a d} / (R_{L o a d} + R_{o u t})

$V_{Load}=V_{out}{R_{Load}/({R_{Load}+R_{out})}}$ .

vini_i

Falta la compensación de unión fría para el termopar. Sin él, esto disminuirá en gran medida la precisión.

david tweed

¡Bienvenido a EE.SE! Esta parece ser una pregunta de tarea. Como tal, debe mostrarnos su trabajo hasta el momento y explicar con qué parte de la pregunta tiene problemas. Para referencia futura: Preguntas de tarea sobre EE.SE disfrutar/sufrir un tratamiento especial. No brindamos respuestas completas, solo brindamos sugerencias o preguntas socráticas, y solo cuando haya demostrado suficiente esfuerzo por su cuenta. De lo contrario, le estaríamos haciendo un flaco favor y, al mismo tiempo, nos veríamos abrumados por las preguntas de la tarea. Ver también aquí .

Respuestas (2)

Modelado de un sistema de medición de temperatura

$T$ es la temperatura real y $T_M = 20*V_{Load}K$ es la temperatura medida por el indicador. Esto se reducirá significativamente por los efectos de la carga, con resistencia $R_{Load}=10kΩ$ y donde el voltaje a través de la carga está dado por $V_{Load}=V_{out}{R_{Load}/({R_{Load}+R_{out})}}$ .
Falta la compensación de unión fría para el termopar. Sin él, esto disminuirá en gran medida la precisión.
¡Bienvenido a EE.SE! Esta parece ser una pregunta de tarea. Como tal, debe mostrarnos su trabajo hasta el momento y explicar con qué parte de la pregunta tiene problemas. Para referencia futura: Preguntas de tarea sobre EE.SE disfrutar/sufrir un tratamiento especial. No brindamos respuestas completas, solo brindamos sugerencias o preguntas socráticas, y solo cuando haya demostrado suficiente esfuerzo por su cuenta. De lo contrario, le estaríamos haciendo un flaco favor y, al mismo tiempo, nos veríamos abrumados por las preguntas de la tarea. Ver también aquí .

Spehro Pefhany · Answer 1

En este problema, se le pide que considere un movimiento de medidor mecánico anticuado (D'Arsonval, quizás) conectado a un termopar. (como un aparte, con un poco de bimetal o un ajuste manual para hacer el giro de unión fría que alguna vez fue un tipo común de medidor de termopar, también conocido como "pirómetro").

El medidor está equipado con una escala que indica 20.000 grados por voltio de entrada. Por lo tanto, leería exactamente correctamente (suponiendo que 50uV/°C sea correcto) si el medidor no cargara el termopar.

En respuesta a sus preguntas, tiene el circuito equivalente correcto. El error será proporcional a la lectura de temperatura en este problema simplificado, por lo que Tm/T es una forma razonable de describirlo.

El voltaje a través del medidor es un divisor de voltaje simple, que debería poder calcular. Por inspección el error es del orden de -5% (pero no exactamente -5%). Te lo dejo a ti.

En la práctica real, este tipo de medidor de termopar estaría diseñado para una resistencia específica de sonda + cableado (a menudo algo más como 10 ohmios), y ese requisito estaría marcado en la cara del medidor. Por lo tanto, una cantidad conocida de carga se compensaría por adelantado a través de la calibración de fábrica.

david tweed · Answer 2

Dos pistas:

Una fuente de tensión y dos resistencias se denomina "divisor de tensión". El cálculo es sencillo.
$K$ es una "constante de calibración". Ajusta su valor hasta que la lectura coincida exactamente con la temperatura.

Modelado de un sistema de medición de temperatura

jompatormann

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vini_i

david tweed

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Spehro Pefhany

david tweed

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