|
|
Objectius
|
| |
|
| |
Els objectius d'aquesta pràctica són:
- Conèixer les diferents maneres que té el sistema per
calibrar un sensor.
- Saber fer un calibratge manual.
- Mesurar la conductivitat de dues aigües diferents.
|
| |
|
|
|
L' EQUIP MULTILOG I EL PROGRAMA MULTILAB |
 |
G. El calibratge dels sensors |
|
|
|
| |
La majoria dels sensors de l' equip MultiLogPRO són sensors lineals,
és a dir, el nivell de sortida de cada sensor canvia d' acord amb
l'equació:
Y = aX + b
on
Y = tensió de sortida del sensor, que varia entre 0 i 5
volts
X = senyal d' entrada al sensor
a = guany del sensor
b = òfset del sensor
El procediment de calibratge permet controlar la part de l'òfset
i en alguns casos, fins i tot, el guany del sensor, conceptes que ja heu
vist a la pràctica 2 del mòdul 1.
El MultiLogPRO permet 4 tipus diferents de calibratge:
- Calibratge de fàbrica
- Calibratge automàtic mitjançant el pas per zero del
MultiLogPRO
- Calibratge de sensors mitjançant el MultiLab
- Calibratge de l'òfset per maquinari
|
| |
|
| |
Calibratge de fàbrica |
| |
|
| |
Tots els sensors digitals que són
essencialment temporitzadors surten de fàbrica totalment calibrats
i no pateixen cap degradació en la seva precisió, per tant,
no requereixen calibratge.
Un exemple de sensor d'aquest tipus és el sensor
de distància, que mesura el temps que passa des que envia un pols
d'ona sonora fins que rep l'ona reflectida.
|
| |
|
| |
Calibratge automàtic mitjançant
el pas per zero |
| |
|
| |
La consola MultiLogPRO es capaç de calibrar automàticament
el desplaçament òfset pels sensors analògics de manera
precisa, ràpida, i per a cada nou experiment. A més, el
mètode de calibratge és bastant senzill.
Cada cop que es connecta un sensor, la consola enregistradora
comprova si el sensor seleccionat mesura el 0 d'aquest sensor amb un error
major del 2 %. En cas que l' error superi aquesta xifra, el MultiLogPRO
posa a 0 el valor enregistrat pel sensor.
Perquè aquest mètode sigui efectiu, heu de
posar en condició de magnitud 0 el sensor que voleu calibrar. És
a dir, heu d' assegurar-vos que els sensors estan mesurant el 0 de la
magnitud en el moment d' endollar-los a la consola.
Sensors que poden requerir aquest ajustament:
- Temperatura. Se situa el sensor entre glaçons de gel.
- Phmetre. S' insereix en una solució tampó de
pH = 7.
- Llum. Es tapa de tal manera que no rebi gens de radiació
solar.
- Voltímetre. Es fa un curtcircuit amb els elèctrodes
per produir un 0 en voltatge.
- Amperímetre. Es deixa el sensor en circuit obert.
- Micròfon. Es tapa perquè no pugui captar cap
pertorbació sonora.
- Força. Es penja sense cap càrrega.
El pH canvia amb la temperatura, i
en els casos que aquesta variació és significativa, cal
compensar el sensor de pH davant els canvis de temperatura. Per això,
es connecta a l' entrada 1 el sensor de temperatura i el de pH a l' entrada
2; aleshores el MultiLogPRO mostra a la pantalla el valor compensat de
pH.
|
| |
|
 |
Cal tenir en compte que el sensors anteriors
ja vénen calibrats i ajustats de fàbrica i que només
en el cas que noteu una forta discrepància en els valors mesurats
i els esperats fareu un calibratge. Malgrat això, i donada la senzillesa
del Calibratge automàtic mitjançant el pas per zero,
el podeu fer sempre que vulgueu. |
| |
|
| |
Calibratge mitjançant el
MultiLab |
| |
|
| |
El programa MultiLab permet calibrar qualsevol dels sensors
manualment. Aquest calibratge és molt més acurat que el
calibratge executat pel MultiLogPro. Amb MultiLab, es pot calibrar el
sensor fent servir dos punts en lloc de l' ajustament o calibratge automàtic
de l'òfset mitjançant un únic punt que utilitza la
consola MultiLogPRO.
Si no esteu segurs del bon funcionament d' algun sensor,
el podeu calibrar seguint les orientacions següents, exemplificades
amb la calibració del sensor de distància, i que si us interessa
podeu probar. En cas contrari, passeu a l'apartat de calibratge
manual.
|
| |
|
 |
| Calibració del sensor de distància
|
| |
|
|
|
| |
- Fixeu amb una nou el sensor de posició a un suport.
- Orienteu el sensor cap a una objecte, una paret, o bé
el terra.
- Mesureu, amb un regle o un flexòmetre, la distància
del sensor a l'objecte escollit.
|
|
| |
|
|
Heu de considerar que el sensor
d' ultrasons està amagat dins la carcassa i està ensorrat
4 mm que haureu
de sumar a la vostra mesura de distància amb el flexòmetre. |
| |
|
|
|
|
Els paràmetres del sensor calibrat es guardaran
i així no s' haurà de calibrar el MultiLogPRO cada vegada
que executeu el programa MultiLab.
|
| |
|
| |
Calibratge de l'òfset per
a maquinari. Calibratge manual |
| |
|
| |
 |
|
Aquest calibratge es pot realitzar mitjançant
el bis d'un potenciòmetre situat dins de determinats sensors.
El procediment consisteix a mesurar una determinada magnitud amb el
sensor del MultiLogPRO i simultàniament mesurar la mateixa
magnitud amb un instrument de mesura calibrat. Es comparen les mesures
i es gira el bis del potenciòmetre fins que el sensor del MultiLogPRO
assenyali el mateix valor que l' instrument calibrat. |
|
| |
|
|
Aquesta mesura s'ha de fer a la meitat del rang de mesura del sensor.
Per exemple, si el sensor de conductivitat té un rang de 0 a 20
mS/cm caldrà fer el calibratge amb una dissolució patró
d' aproximadament 10 mS/cm.
|
| |
|
| |
Sensors que poden requerir aquest ajustament:
- Conductímetre.
- Ph, en casos excepcionals, ja que de fet es calibra
automàticament.
- Pressió absoluta, en cas de notar alguna
variació significativa.
- Distància, en cas de notar alguna variació
significativa.
|
| |
|
|
Com acabem d' indicar, aquesta calibració
només la fareu en casos excepcionals, ja que tots els sensors de
l' equip vénen calibrats i la consola MultiLogPRO fa l' ajustament
o calibratge automàtic de l'òfset mitjançant un únic
punt quan endolleu el sensor
|
| |
|
| |
Calibratge manual del sensor de
conductivitat |
| |
|
|
- Busqueu la informació sobre el sensor de conductivitat al manual
Uso de los sensores de la documentació MultiLogPRO que
teniu a la carpeta D:\
aplicacions batxillerat científic\documentació Fourier
Systems.
|
|
La cel·la d'un conductímetre està
feta per dues làmines de superfície (S) i separades una
distància (l). La resistència d'un líquid que es
troba entre aquestes dues làmines és:
R= µ·l/S (on µ = resistivitat)
La conductància
(C) d'aquest líquid és la inversa de la seva resistència
elèctrica i s' expressa com a:
C= k·S/l (on k= conductivitat)
La conductància es mesura en Siemens (S) (1 S = 1 ohm -1)
La conductivitat d'un líquid:
- És la inversa de la seva resistivitat
i es mesura en Siemens/cm (S.cm-1).
- Varia amb la temperatura( en graus Celsius) segons
- kt = k20 ºC [1 +
1,88 x 10-2 (t-20)]
Per calibrar el conductímetre, que
té un rang de mesura de 0 a 20 mS, amb una resolució de
0,049, caldrà preparar una dissolució de conductivitat aproximadament
la meitat del seu rang de mesura.
|
| |
|
|
També
es poden utilitzar dissolucions comercials preparades; tot i així,
és convenient calibrar-lo cada vegada que s'hagi d' utilitzar. |
| |
|
| |
|
 |
Material i equipament |
| |
|
| |
Equipament MultiLog
- Consola
- Sensor de conductivitat i adaptador
- Sensor de temperatura
|
Material de laboratori
- Balança
- Vas de precipitats de 100 cm3
- Vidre de rellotge
- Espàtula
- Agitador
- Embut
- Matràs aforat de 250 cm3
- Aigua destil·lada
- Clorur de potassi
|
 |
|
|
| |
|
 |
Procediment |
| |
|
| |
1. Preparació de la dissolució
patró |
| |
|
| |
Prepareu 250 cm3 d'una dissolució patró de KCl
0,1 M
- Peseu 1,86 g de KCl.
- Dissoleu la sal en el vas de precipitats.
- Aboqueu-ho al matràs aforat de 250 cm3.
- Enraseu el matràs amb aigua destil·lada.
|
| |
|
|
La conductivitat d'aquest dissolució patró
és de 11,67 ms.cm-1 a 20 ºC.
|
| |
|
| |
2. Configuració de la consola |
| |
|
| |
- Obriu la consola
.
- Connecteu-la al port USB de l'ordinador i a la font d' alimentació.
- Amb
desplaceu-vos fins a Configuració sistema 
.
- Premeu Enter
i amb
seleccioneu Mode: Auto ID
- Premeu
i Neteja memòria;
premeu
i us apareixerà el missatge Memòria neta!
- Feu
per tornar al menú principal.
- Connecteu el sensor de conductivitat al port I/O 1 de la consola.
- Connecteu el sensor de temperatura al port I/O 2 de la consola.
- Esbandiu el sensor amb aigua destil·lada.
- Poseu 50 cm3 de la solució patró i submergiu-hi
el sensor de conductivitat. Procureu que l'electrode no toqui al fons
del vas de precipitats.
- Introduïu-hi el sensor de temperatura.
|
| |
|
| |
3. Configuració del MultiLab
|
| |
|
| |
- Obriu el Mutilab
i tanqueu totes les finestres menys la de gràfic.
- Seleccioneu Configuració
i us apareixerà la pantalla següent:
|
|
|
- Comproveu que a l'Entrada 1 us apareix Conductivitat
0-20mS.
- Premeu Proper i us apareixerà la pantalla següent:
|
| |
|
 |
- Seleccioneu Escollir freqüència i 10 mostres
per segon.
- Seleccioneu Desplaçar a Mode d'escala.
- Seleccioneu Substituir a Mode de gravació.
- Premeu Proper i us apareixerà la pantalla següent:
|
| |
|
 |
- Aneu a Temps i seleccioneu Per temps.
- Trieu Continu.
- Premeu Acaba.
|
|
| |
|
|
Mesura de la conductivitat de
la dissolució patró i ajustament del sensor |
| |
|
| |
- Premeu Executa
per posar en marxa la recol·lecció.
- Mesureu la temperatura de la dissolució.
- Calculeu la conductivitat que ha de tenir la dissolució patró
mitjançant la fórmula
k t = k20 ºC [1 + 1,88 x 10-2
(t-20)] on t és la temperatura que mesura el sensor
de temperatura en graus Celsius.
- Si no marca correctament la conductivitat que heu calculat, inseriu
un tornavís de boca plana a l' orifici de calibratge i gireu-lo
lentament fins que el valor mesurat sigui exactament el mateix que el
valor de referència.
|
|
|
|
Un cop realitzada aquesta
operació, el sensor queda calibrat. |
| |
|
| |
|
|
Mesura de la conductivitat de
dues aigües |
|
|
|
| |
- Aboqueu la dissolució patró i netegeu el vas de precipitats.
- Poseu aigua de l' aixeta al vas de precipitats i torneu a introduir-hi
el sensors.
- Configureu el MultiLab de manera adient.
- Mesureu la conductivitat de l' aigua de l' aixeta.
- Doneu un nom convenient a la gràfica i guardeu-la al projecte.
- Seleccioneu Anomena i desa i deseu
el projecte amb el nom m2_e4 a la carpeta
m2.
- Repetiu-ho amb un got d' aigua destil·lada i guardeu la gràfica
amb un nom escaient al mateix projecte.
|
| |
|
|
En acabar, cal netejar bé el sensor amb aigua
destil·lada i emmagatzemar-lo en aigua destil·lada o sec.
|
| |
|
|
Adaptació
de nous sensors |
| |
|
| |
Si esteu interessats en adaptar
algun sensor que no sigui de l' equip Multilog podeu descarregar el fitxer
Altres sensors on
trobareu informació.
|
| |
|
|
Característiques,
precisió i calibratge recomanat per diversos sensors
|
| |
|
| |
P/N
|
Tipus
|
Rang
|
Precisió de l'
error
|
Maquinari
|
Programari
|
Calibratge
recomanat |
| Mètode de calibratge |
Calibratge de 2 punts |
| DT029 |
Temperatura |
-25 - 110C |
Error màxim = 1% per al detector,
1% per la resistència- total 2% FS |
No hi ha calibratge
|
No
|
No hi ha calibratge. Es podria afegir
calibratge mitjançant programari en un futur |
DT009
|
Llum
|
0 - 6.6lux
|
Error degut a la sensitivitat del detector:
20 %
|
No hi ha calibratge. La compensació
(òfset) s' elimina mitjançant la funció Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Calibratge mitjançant programari
|
DT010
|
Llum
|
0 -130,000lux
|
Error degut a la sensitivitat del detector:
20 %
|
No hi ha calibratge. La compensació
(òfset) s' elimina mitjançant la funció Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Calibratge mitjançant programari
|
|
DT017+
DT018
|
pH - adaptador + Elèctrode
|
0 - 14pH
|
Compensació(Òfset) - calibrada.
Error de guany 2%. Error de no linealitat de l' elèctrode:
2% Error total 4%
|
Cargol de calibratge de desnivell (òfset)
|
Si
|
Automàtic del MultilogPro
|
DT015-1
|
Pressió
|
0 -700Kpa
|
Error de guany 5 % després d'
ajustar el guany a fàbrica.
|
Cargol de calibratge de compensació
(òfset)
|
Si
|
Calibratge mitjançant programari
|
DT005
|
Corrent
|
+/-2.5A
|
Error màxim =2% per la compensació
(òfset) de sensor, 2% pel guany del sensor. Després
que el MultilogPro elimini la compensació (òfset) del
sensor; Error max = 2% FS
|
No hi ha calibratge. La compensació
(òfset) s' elimina mitjançant la funció Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Ajustament automàtic del MultilogPro
o bé Calibratge mitjançant programari
|
DT001
|
Voltatge
|
+/-25V
|
Error màxim =2% per la compensació
(òfset) de sensor, 2% pel guany del sensor. Després
que el MultilogPro elimini la compensació (òfset) del
sensor; Error max = 2% FS
|
No hi ha calibratge. La compensació
(òfset) s'elimina mitjançant la funció Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Ajustament automàtic del MultilogPro
o bé Calibratge mitjançant programari
|
DT008
|
Micròfon
|
+/-2.5V
|
Error màxim =2% per la compensació
(òfset) de sensor, 2% pel guany del sensor. Després
que el MultilogPro elimini la compensació (òfset) del
sensor; Error max = 2% FS
|
No hi ha calibratge. La compensació
(òfset) s' elimina mitjançant la funció Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Ajustament automàtic
del MultilogPro
|
DT020-1
|
Distància
|
0.4 - 10m
|
Sensor digital. Lectura basada en la
velocitat del so en l' aire de 334m/s. Error màxim: rellotge
digital = 100ppm (1%). Canvi de la velocitat del so degut a la temperatura
- 2% FS
|
No hi ha calibratge |
No
|
No està disponible |
DT035
|
Conductivitat
|
0 - 20mS (inclou l' elèctrode)
|
Error màxim 10 %
|
Cargol de calibratge de compensació
(òfset)
|
No
|
Definir un nou sensor
|
DT120
|
Força
|
+/-10N,
+/-50N
|
No hi ha error de compensació
(òfset). L' error màxim es degut a la no linealitat
del sensor: 0.05% FS
|
Cargol de calibratge de compensació
(òfset) i guany. Es recomana no canviar el calibratge de
fàbrica i utilitzar només el calibratge de Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Ajustament automàtic del MultilogPro
o bé Calibratge mitjançant programari
|
|
DT114+
DT118
|
Adaptador d' Oxigen + Elèctrode
|
Gas i Líquid
|
No hi ha error de compensació
(òfset). No linealitat del sensor: 2% Error de guany 2 %. Error
total 4 %
|
Potenciòmetre de calibratge de
guany
|
Si
|
Calibratge amb el botó del Potenciòmetre
abans de cada experiment.
|
DT006
|
Corrent
|
+/-250mA
|
Error màxim =2% per la compensació
(òfset) de sensor, 2% pel guany del sensor. Després
que el MultilogPro elimini la compensació (òfset) del
sensor; Error max = 2% FS
|
No hi ha calibratge. La compensació
(òfset) s' elimina mitjançant la funció Zero-automàtic
del MultilogPro
|
Si
|
Ajustament automàtic del MultilogPro
o bé Calibratge mitjançant programari
|
| DT028 |
Teslámetre
|
+/-2Gauss, +/-100Gauss
|
Error màximum de no linealitat
= 1%, Error de guany = 4%. Error màxim total 5% FS
|
Cargol de calibratge de compensació
(òfset)
|
Si
|
Ajustament automàtic del MultilogPro
o bé Calibratge mitjançant programari
|
DT155
|
Ritme Cardíac
|
0 - 300 bpm
|
Sensor digital sensor que produeix polsos.
L' error de voltatge dels polsos no té cap importància.
|
No hi ha calibratge
|
No
|
No està disponible
|
DT037
|
Espirómetre
|
+/-315 Litre/min
|
Error de guany 5 % després d'
ajustar el guany a fàbrica
|
No admet calibratge per l' usuari. Calibratge
de compensació (òfset) a fàbrica
|
No
|
Ajustament automàtic del MultiLogPRO
|
|
| |
|
 |
| |
|
