Laboratorio3Anio2017

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DAMIAN
Rectángulo
F.I. – U.N.Ju. – 2017 – 2C 
Instructores: Ing. Humberto Villanueva, M.Sc. Ing. Luis E. Ituarte 
Laboratorio 3 
Medición de Temperatura 
 
 
Objetivo: 
 Demostrar la técnica de Medición de Temperatura. Específicamente, los 
alumnos deberán medir la temperatura del agua contenida en un recipiente 
utilizando una termocupla tipo K y un sensor semiconductor (Motorola 
MTS105). Posteriormente, los alumnos deberán ilustrar sus mediciones 
experimentales en un diagrama Temperatura versus Tiempo y deberán 
establecer sus conclusiones en un informe. 
 
Materiales: 
Frasco de vidrio 
 
Instrumentos y su calibración: 
Pinza Voltamperometrica de marca GT modelo 202 en escala de ºC. 
Sensor de temperatura Motorola MTS 105. 
Placa electrónica ARDUINO UNO. 
 
Procedimiento: 
1. El instructor introduce a los alumnos el objetivo del Laboratorio, 
describe la preparación de la termocupla y del sensor semiconductor y 
su conexionado a la placa ARDUINO UNO, comunica las reglas de 
seguridad para su operación, ejecuta la aplicación de software para 
recolección de datos y explica el procedimiento de medición de 
temperatura. 
2. Los alumnos deben registrar los valores de temperatura (ºC) provistos 
por la pinza voltamperometrica y por la placa ARDUINO UNO, en función 
del tiempo (Minutos). 
3. Los alumnos deben entregar el equipamiento al instructor en perfectas 
condiciones. 
 
Análisis: 
 El informe de Laboratorio debe ser entregado en la fecha prevista para 
su evaluación. 
 Asimismo, el informe de Laboratorio debe consistir en una breve 
introducción; una breve reseña de los objetivos del laboratorio; una 
descripción del procedimiento elegido, de los materiales empleados, del 
equipamiento utilizado; una tabla de las mediciones obtenidas con la 
termocupla tipo K y su grafica; una tabla de las mediciones obtenidas con 
el sensor de temperatura Motorola MTS 105 y su grafica; y unas conclusiones 
sobre las mediciones observadas. 
 Si los datos del sensor MTS105 adquiridos por la placa ARDUINO UNO 
fuesen los valores del voltaje de Base Emisor (VBE) y estuviesen en 
unidades de mV, la pregunta es: la medición realizada por el sensor MTS105 
concuerda con la temperatura registrada por la termocupla K?. Para 
corroborar esta situación, ver grafica de “Fig. 1 – Base – Emitter Voltage 
versus Ambient temperature” en la ficha técnica denominada 
“MotorolaMTS105.pdf”. 
 Finalmente, el informe debe enumerar una lista de referencias 
bibliográficas empleadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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F.I. – U.N.Ju. – 2017 – 2C 
Instructores: Ing. Humberto Villanueva, M.Sc. Ing. Luis E. Ituarte 
DESARROLLO 
 
INTRODUCCIÓN TEÓRICA 
 
¿Qué es Arduino? 
Arduino es una herramienta para hacer que los ordenadores puedan sentir y 
controlar el mundo físico a través de tu ordenador personal. Es una 
plataforma de desarrollo de computación física (physical computing) de 
código abierto, basada en una placa con un sencillo microcontrolador y un 
entorno de desarrollo para crear software (programas) para la placa. Puedes 
usar Arduino para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran 
variedad de interruptores y sensores y controlar multitud de tipos de 
luces, motores y otros actuadores físicos. Los proyectos con Arduino pueden 
ser autónomos o comunicarse con un programa (software) que se ejecute en tu 
ordenador. La placa puedes montarla tú mismo o comprarla ya lista para 
usar, y el software de desarrollo es abierto y lo puedes descargar gratis 
desde la página www.arduino.cc/en/. El Arduino puede ser alimentado a 
través de la conexión USB o con una fuente de alimentación externa. La 
fuente de alimentación se selecciona automáticamente. 
 
 
 
¿Que son y cómo funcionan las termocuplas? 
Las termocuplas son el sensor de temperatura más común utilizado 
industrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto 
material unidos en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar 
temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño 
(efecto Seebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la 
temperatura. Por ejemplo, una termocupla "tipo J" está hecha con un alambre 
de hierro y otro de constantán (aleación de cobre y nickel). Al colocar la 
unión de estos metales a 750 °C, debe aparecer en los extremos 42.2 
milivolts. 
Normalmente las termocuplas industriales se consiguen encapsuladas dentro 
de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina), en un extremo está 
la unión y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protejido 
adentro de una caja redonda de aluminio (cabezal). 
La termocupla K se usa típicamente en fundición y hornos a temperaturas 
menores de 1300 °C, por ejemplo, fundición de cobre y hornos de 
tratamientos térmicos. 
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F.I. – U.N.Ju. – 2017 – 2C 
Instructores: Ing. Humberto Villanueva, M.Sc. Ing. Luis E. Ituarte 
OBJETIVO 
• Demostrar la técnica de Medición de Temperatura 
• Medir la temperatura del agua contenida en un recipiente utilizando 
una termocupla tipo K y un sensor semiconductor (Motorola MTS105). 
• Ilustrar sus mediciones experimentales en un diagrama Temperatura 
versus Tiempo y deberán establecer sus conclusiones en un informe. 
 
 
MATERIALES DE USO: 
• Pinza Voltamperometrica de marca GT modelo 202 en escala de ºC. 
• Sensor de temperatura Motorola MTS 105. 
• Placa electrónica ARDUINO UNO. 
 
 
DESCIRPCION DEL PROCEDIMIENTO ELEJIDO 
 
Se procedió a medir la temperatura del agua, que fue calentada por la pava 
eléctrica y vaciada en un vaso. 
Primero el profesor armo el dispositivo para medir con el sensor MTS105 y 
luego con la termocupla tipo k. Se hizo unas 37 mediciones de cada uno. Por 
la cual se anotó la temperatura cada 30 segundos. 
Repitió lo mismo con el sensor. 
Naturalmente al registrar estos datos, tenemos que apreciar una disminución 
de la temperatura a medida que pasa el tiempo, por la cual se verifico 
totalmente en nuestra grafica que hicimos T vs t. 
La escala que se encontraba la termocupla estaba en 5mV, por la cual existe 
una equivalencia, que por cada 10mV correponde un grado de temperatura. 
 
 
Tiempo 
(min) 
TEMPERATURA 
Termocupla (⁰C) Arduino uno 
1 00:00 57 915 
2 00:30 57 917 
3 01:00 57 919 
4 01:30 57 919 
5 02:00 57 919 
6 02:30 57 919 
7 03:00 56 918 
8 03:30 56 918 
9 04:00 56 918 
10 04:30 56 917 
11 05:00 55 917 
12 05:30 55 917 
13 06:00 55 917 
14 06:30 54 916 
15 07:00 54 916 
16 07:30 54 916 
17 08:00 54 916 
18 08:30 53 915 
19 09:00 53 915 
20 09:30 53 915 
21 10:00 52 915 
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22 10:30 52 915 
23 11:00 52 914 
24 11:30 51 914 
25 12:00 51 914 
26 12:30 50 914 
27 13:00 50 914 
28 13:30 50 913 
29 14:00 50 913 
30 14:30 49 913 
31 15:00 49 913 
32 15:30 48 913 
33 16:00 48 912 
34 16:30 48 912 
35 17:00 48 912 
36 17:30 47 912 
37 18:00 47 912 
 
 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
Temperatura termocupla (⁰C)/ tiempo (min) 
908
910
912
914
916
918
920
Byte/tiempo (min)D
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CONCLUSION SOBRE MEDICIONES OBSERVADAS 
De acuerdo a lo observado puedo decir que cuando se midió la temperatura 
con la termocupla tipo k la temperatura fue disminuyendo a medida que 
pasaban los segundos, y cuando se midió la temperatura con el sensor de 
temperatura Motorola MTS105 los valores que nos entregó la consola fueron 
en bytes, al comienzo aumentaron y disminuyeron paulatinamente con respecto 
al paso del tiempo en forma homogénea. 
 
 
¿La medición realizada por el sensor MTS105 concuerda con la temperatura 
registrada por la termocupla K? 
 
• Para responder esta pregunta primero antes que nada debemos hacer el 
respectivo análisis del circuito utilizando la LVK. 
• Como las señalesemitidas por el sensor MTS105 son en bytes tendremos 
que convertirlas en mV por medio de una escala. 
 
 LVK 
 
 5 − 𝑉𝑐𝑒 − 𝑣𝑎∅ = 0 
 5 − 𝑣𝑎∅ = 𝑉𝑐𝑒 = 𝑉𝐵𝐸 
 
 
 
 ESCALA 
 
 Para una temperatura de 57ºC 
 
5 V____________________1023 𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 
X = 4.47 V _____________915 𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 
 
 
 
 
 
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A la temperatura de 57ºC con respecto a la termocupla K, el valor en bytes 
que nos brindó el programa fue de 915 lo cual corresponde por medio de una 
escala adoptada a 4.47 V siendo este el valor de 𝑣𝑎∅. 
Aplicando la LVK obtendremos el valor VBE que necesitamos para entrar a 
comparar los valores en la gráfica. 
 
5 − 𝑣𝑎∅ = 𝑉𝐵𝐸 
 
5 𝑉 − 4.47 𝑉 = 𝑉𝐵𝐸 
 
𝑉𝐵𝐸 = 0.53 V = 530mV 
 
Visualizando este valor en la gráfica nro. 1 Basse-Emitter Voltage versus 
Ambient Temperature de la Datasheet del semiconductor MTS 105 observamos 
que los valores medidos por la termocupla tipo k y los valores obtenidos 
por el Arduino son aproximadamente iguales podemos decir que los valores 
concuerdan entre uno y el otro método de medición. 
 
 
 
Referencias: 
 
Wikipedia 
Ficha técnica denominada “Motorola MTS105” 
Apuntes de Clase de Laboratorio n°3. 
 
 
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