Última modificación: 04/06/1998


TERMÓMETROS DE RESISTENCIA

 DETECTORES DE TEMPERATURA RESISTIVOS (RTD)

    Los detectores de temperatura basados en la variación de una resistencia eléctrica se suelen designar con sus siglas inglesas RTD (Resistance Temperature Detector).Dado que el material empleado con mayor frecuencia para  esta finalidad es el platino, se habla a veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer).

    El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; la linea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a dicha linea denota que la variación es debida a la temperatura y tiene coficiente positivo.

     Un termómetro de resistencia es un instrumento utilizado para medir las temperaturas aprovechando la dependencia de la resistencia electrica de métales, aleaciones y semiconductores (termistores) con la temperatura; tal es así que se puede utilizar esta propiedad para establecer el caracter del material como conductor, aislante o semiconductor.

    El elemento consiste en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adicuado, bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o cerámica. El material que forma el conductor, se caracteriza por el "coeficiente de temperatura de resistencia" este se expresa en un cambio de resistencia en ohmios del conductor por grado de temperatura a una temperatura específica. Para casi todos los materiales, el coeficiente de temperatura es positivo, pero para otros muchos el coeficiente es esencialmente constante en grandes posiciones de su gama útil.

Curvas usuales de termómetros de resistencia para alambre de platino, cobre y níquel, en donde R1 = resistencia a la temperatura t y Ro = resistencia a 0 °C

    La relación entre estos factores, se puede ver en la expresión lineal siguiente

Rt  =  Ro (1 + a t)

donde
    Rt es la resistencia en ohmios a t °C
     Roes la resistencia en ohmios a 0 °C
    a es el coeficiente de temperatura de la resistencia

   En el caso de una resistencia fabricada con material semiconductor (termistores) la variación con la temperatura es muchísimo más grande, pero tiene el gran inconveniente de ser de tipo exponencial

Rt  =  Ro (1 - a t - b t2 - d t3 ... )

    De las expresiones anteriores se deduce claramente que una resistencia metálica aumenta su valor con la temperatura, mientras que en los semiconductores, aumenta su valor al disminuir la temperatura. Las resistencias de tipo metálico son de uso frecuente debido  a que suelen ser casi lineales durante un intervalo de temperaturas bastante elevado.

    El empleo de un conductor para la medida de temperaturas, basándose en el comportamiento descrito anteriormente está sometido a varias limitaciones. En primer lugar, es obvio que no se podrán medir temperaturas próximas ni superiores a la de fusión del conductor. En segundo lugar, para poder medir una temperatura determinada con este método es necesario que el sensor esté precisamente a dicha temperatura. Habrá que evitar, pues, autocalentamientos provocados por el circuito de medida. La capacidad de disipación de calor, para un determinado sensor en un ambiente concreto, viene dada por el coficiente de disipación, y depende del tipo de fluido y su velocidad, en el caso en que sea posible la evacuación de calor por convección.

    Otra limitación a considerar es la posible presencia de deformaciones mecánicas, provocan también un cambio en el valor de la resistencia eléctrica de un conductor. Esta situación puede darse, inadvertidamente, al medir, por ejemplo temperaturas superficiales mediante un elemento adherido a la superficie.

Características que deben poseer los materiales que forman el conductor de la resistencia
 

  • Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya que de este modo el instrumento de medida será muy sensible.
  • Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada, mayor será la variación por grado; mayor sensibilidad.
  • Relación lineal resistencia-temperatura.
  • Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de estirado y arrollamiento del conductor en las bobinas de la sonda a fin de obtener tamaños pequeños (rapidez de respuesta).
Materiales usados normalmente en las sondas
 

A) PLATINO

    Es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad, pero presenta el inconveniente de su coste. En general la sonda de resistencia de Pt utilizadaa en  la industria tiene una resistencia de 100 ohmios a 0ºC. por esta razón, y por las ventajosas propiedades físicas del Pt fue  elegido este termómetro como patrón para la determinación de temperaturas entre los puntos fijos desde el punto del Oxigeno (-183ºC) hasta el punto de Sb (630'5).

    Con un termómetro de este tipo convenientemente graduado, se pueden hacer medidas con una exactitud de 0'01ºC y cambios de temperatura de 0'001ºC pueden medirse facilmente.

    El valor elegido para Ro es de ordinario 25'5 ohmios aproximadamente; la resistividad del platino aumenta aproximadamente 0'39% de la resistividad a 0ºC por grado de elevación de temperatura.

    A 100ºC el valor de Rt será por consiguiente 35'5 ohmios, aumento de 0'1 ohmios por grado.

    Para medir hasta 0'01 con un error menor que 1%  habría que medirse Rt con aproximación de 0'00001 ohmios. El elemento medidor puede ser un puente de Wheaston o un potenciometro de precisión.

    El Platino se emplea mucho en los temómetros de resistencia industriales, en escala de temperatura aproximadamente -50ºC hasta 550ºC.

    Los arrollamientos están protegidos contra desperfectos por tubos de metal y dispuestos de manera que permiten rápido intercambio de calor en el arrollamiento y el medio en que está colocado el tubo
 

Sonda termométrica de platino

B) NÍQUEL

    Mas barato que el Pt y  posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R - Tª. Efectivamente en el intervalo de temperatura de 0 a 100ºC, la resistencia de Niquel aumenta en un 62%  mientras que el Pt solo aumenta en un 38%. Sin embargo los problemas relativos a su oxidación u otro tipo de deterioro químico, limitan su utilización e incluso ponen en  peligro la reproducibilidad de sus medidas. Otro problema añadido es la variación que experimenta su coeficiente de resistencia según los lotes fabricados.
 

Termómetro de resistencia de níquel

    Los termómetros de resistencia de niquel se usan mucho. Su intervalo de valor de Ro es de 10 a 10000 ohmios; los valores superiores se usan para eliminar el error debido a la variación de resistencia de conductores y contactos; particularmente en los circuitos en los que solo se emplean dos conductores. En este caso el circuito medidor es un puente de Wheaston equilibrado  para una temperatura particular del termómetro. Las variaciones de temperatura desequilibran el puente y la corriente de desequilibrio mide la temperatura. Así el termómetro puede hacerse de lectura directa en el cuadrante de una amperímetro. En instalaciones industriales de precisión en las cuales se consigue el equilibrio del puente por acciòn manual o por medio de un registrador automático equilibrador, se usan termómetros de tres conductores.

C) COBRE

    El cobre tiene una variación de resistencia uniforme en el rango de temperatura cercano a la ambiente; es estable y barato, pero tiene el inconveniente de su baja resistividad, ya que hace que las variaciones relativas de resistencia sean menores que las de cualquier otro metal. Por otra parte sus características químicas lo hacen inutilizable por encima de los 180ºC.
 

Metal Resistividad
microhmios . cm
Coeficiente temperatura
W W C
Intervalo útil de temperatura, C Diámtro mínimo de hilo
mm
Coste retalivo Resistencia sonda a 0 °C
ohmios
Precisión C
Platino 9.83 0.00392 - 200 a 950 0.05 Alto 25.100.130 0.01
Níquel 6.38 0.0063 a 0.0066 - 150 a 300 Medio 100 0.50
Cobre 1.56 0.00425 - 200 a 120 Bajo 10 0.10
Características de sondas de resistencia

D) TUNGSTENO

    Tiene una sensibilidad térmica superior a la del platino, por encima de 100ºC y se puede utilizar a temperaturas más altas, incluso con una linealidad superior. Asimismo se puede  hacer hilo muy fino, de manera que se obtengan resistencias de valor elevado, pero como consecuencia de sus propiedades mecánicas su estabilidad es muy inferior a la del platino. Las técnicas actuales de fabricación de láminas delgadas por evaporación , serigrafía u otro procedimiento ligado a la microelectrónica permiten depositar en superficies muy pequeñas resistencias de los materiales indicados anteriormente
 

Resistencia metálica evaporada sobre una lámina aislante

Métodos de medida

    Para la determinación del valor de la resistencia, es de tipo metálico o semiconductor, se pueden utilizar tres tipos diferentes de montaje. El procedimiento más sensible y de mayor precisión es el de tipo potenciométrico que utiliza dos fuentes de alimentación de corriente estabilizada para alimentar las dos ramas del potenciómetro. En serie con la resistencia a determinar se conecta una resistencia de precisión conocida previamente. Este método es el más preciso de los que vamos a describir porque es un método de cero, con lo que la medida realizada elimina los errores que puedan introducir los conductores de conexión al sensor de platino, pero para ello es necesario que esta resistencia tenga conectadoc cuatro hilos, dos para la corriente y dos para la lectura de tensión.
 

Método potenciométrico de medida de la resistencia Rs de un termómetro de Pt

    El segundo procedimiento para realizar esta medida, y tambien el que iría en segundo lugar en cuanto a precisión, sería el método de medida de resistencias con el puente de Wheastone, utilizando resistencias de dos, tres o cuatro hilos.

Montaje de dos hilos

    La sonda de resistencia se conecta a uno de los brazos del puente. Es el montaje más sencillo, pero presenta el inconveniente de que la resistencia de los hilos a y b de conexión de la sonda al puente varía cuando cambia la temperatura y esta variación falsea  por los tanto la indicación de temperatura; aunque estos hilos sean de baja resistencia y esta sea conocida, las longitudes que puede haber en entre la sonda y el panel donde esté el instrumento receptor, añaden una gran resistencia al brazo de la sonda.
 

Montaje de tres hilos

    Es el más utilizado en la práctica. En este circuito la sonda está conectada mediante tres hilos al puente. De este modo, la medida no es afectada por la longitud de los conductores ni por la temperatura ya que esta influye a la vez en dos brazos adyacentes del puente, siendo la única condición que la resistencia de los hilos a y b sea exactamente la misma.
 

Montaje de cuatro hilos

    Se utiliza para obtener la mayor precisión posible en la medida como es el caso de calibración de patrones de resistencia en laboratorio. Se basa en efectuar dos mediciones de la resistencia de la sonda combinando las conexiones de modo tal que la sonda pase de un brazo del puente al adyacente. De este modo se compensan las resistencias desiguales de los hilos de conexión.
 

   Finalmente,el procedimiento que más se utiliza, aunque su precisión dependa total y exclusivamente del aparato de medida, es la medida de la diferencia de potencial entre los extremos del sensor alimentado por una fuente de corriente constante. Este corresponde al método de las cuatro puntas de determinación de resistencias. Muchos multímetros vienen preparados para la determinación de resistencias por este método o por el de dos puntas unicamente.Tambien cabe indicar que hay numerosos multímetros que tienen  incorporado en su sistema de medida de resistencias la posiblilidad de que ésta se corresponda con un termómetro de platino, y por tanto, visualiza directamente los valores de la temperatura en la escala elegida.


    Otro tipo de termómetros de resistencia son los termistores (palabra procedente del inglés thermistor, contracción de "thermally sensitive resistor"), formados por sustancias semiconductoras cuya conductividad eléctrica varía con la temperatura según una función del tipo R = A exp (B/T), siendo R la resistencia del termistor a la temperatura T, y A y B dos constantes cuyos valores típicos son del orden de 0.05 W y 800 K, respectivamente.



 
 

TERMISTORES NTC PTC TERMOMETROS DE RESISTENCIA DE SILICIO

Modelos

    Son resistores variables con la temperatura, pero no estan basados en conductores como las RTD, sino en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura es negativo NTC (negative temperature coefficient), mientras que si es positivo, se denominan PTC. Los simbolos respectivos son los de la figura donde el trazo horizontal en el extremo de la linea inclinada indica que se trata de una variacion no lineal.

    La principal caracteristica de este tipo de resistencias es que tienen una sensibilidad del orden de diez veces mayor que las metalicas y aumenta su  resistencia al disminuir la temperatura.

    Su fundamento esta en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la temperatura, debida a la variacion con esta del numero de portadores reduciendose la resistencia, y de ahí que presenten coeficiente de temperatura negativo. Esta dependencia varia con la presencia de impurezas, y si el dopado  es muy intenso, el semiconductor adquiere propiedades metá
licas con coeficiente de temperatua positivo (PTC) en un margen de temperaturas limitado.

    Para las NTC, en un margen de temperaturas reducido (5OºC), la dependencia se puede considerar de tipo exponencial de la forma

RT = Ro exp [B (1/T - 1/To)],          (a)

donde Ro es la resistencia a 25ºC u otra temperatura de referencia, y To es dicha temperatura expresada en Kelvins; la figura muestra la dependencia real entre Rt y T para algunos modelos.
 

Variación de la resistencia de diversos termistores NTC con la temperatura

    El parametro B es la denominada temperatura caracteristica del material, y tiene valores de 2OOO K a 5OOOK, pero varía con la temperatura, aumentando al aumentar esta.

    Si por analogia con las RTD se define un coeficiente de temperatura equivalente o sensibilidad relativa

a = (d RT / dT) / RT              (b)

en ese caso se obtiene a partir de (a),

a = - B / T²,                 (c)

que obviamente no es constante, y por los tanto expresa la no  linealidad del comportamiento. A 25 ºC y con B = 4000K resulta a =-4.5 % / K, que es mas de 1O veces superior a la del Pt.

    El valor de B se puede encontrar midiendo la resistencia del termistor a dos temperaturas conocidas T1 y T2. Si la resistencia respectiva es R1 y R2 tendremos:

B = ln (R1 R2) / (1/T1 - 1/T2)             (d)

    El valor de B se suele expresar como  B T1/T2. Por ejemplo B 25/85°

    Para un termistor típico, en el margen de 0 a 50 ºC el error cometido al emplear un modelo de dos parámetros es del orden de + 0,3ºC. Con tres parametros se logran errores de + 0,01 ºC en un margen de 100 ºC. El modelo viene descrito en este caso mediante la ecuacion empírica de Steinhart y Hart.

 Rt  =  exp (A + B/T + C/T3)            (e)

    Con cuatro parámetros se logra un mejor ajuste entre la curva real de evolución de RT y la ecuación teórica.En este caso, se determinan los parámetros midiendo RT a cuatro temperaturas distintas conocidas.

    Para algunas aplicaciones de los termistores, interesan no tanto sus características resistencia-temperatura como la relación entre la tensión en bornes del termistor y la corriente a su través .
 

    Para corrientes bajas, la tensión en bornes del termistor es practicamente proporcional a la corriente porque el  autocalentamiento del termistor es muy pequeño. Cuando aumenta la corriente, el termistor sufre un autocalentamiento apreciable (pto A de la curva) y alcanza una temperatura por encima de la del ambiente, reduciendose su resistencia, y por lo tanto, la caida de tensión a su través. La potencia disponible en el circuito determina el punto en el que se alcanza el regimen estacionario. El punto E, corresponde a la corriente máxima no peligrosa.

    Al aumentar la temperatura ambiente, la curva se desplaza hacia abajo.

    En la zona de autocalentamiento el termistor es sensible a cualquier efecto que altera el ritmo de disipacion de calor. Esto permite aplicarla a las medidas de caudal, conductividad calorífica... Si la velocidad de extracción de calor es fija, el termistor es sensible a la potencia electrica de entrada y entonces se puede aplicar al control de nivel de tensión o de potencia.

    En otras aplicaciones la característica que interesa es la que describe la evolucion de la corriente en el termistor a lo largo del tiempo después de aplicarla. El circuito empleado para este análisis es

y el comportamiento típico para diversas tensisones aplicadas es
 
Característica corriente-tiempo para una determinada resistencia en serie con el termistor
    Si la resistencia disminuye, las curvas se desplazan hacia arriba.

    Se observa que el autocalentamiento está sometido a una constante de tiempo que supone un retardo entre la tensión aplicada y el instante en que se alcanza el valor de corriente estacionario. Esta característica se aprovecha en los circuitos de retardo y para la supresión de transitorios.

    Para las PTC hay dos tipos de comportamiento según la composición y el dopado. Las de tipo cerámico presentan un cambio brusco de resistencia cuando se alcanza la temperatura de Currie de la forma indicada en la figura.
 

Características resistencia - temperatura de un positor (a) y de un silistor (b)

    Se denominan a veces "positores". Su coeficiente de temperatura es positivo sólo en un margen concreto de temperaturas; fuera de él es negativo o casi nulo. La temperatura de conmutación especificada, Ts, corresponde a aquella a la que la PTC tiene una resistencia doble del valor mínimo.

    Las PTC basadas en Silicio dopado presentan una variación más suave con la temperatura. A veces se comercializan ya linealizadas, con denominaciones tales como "tempsistores" o "silistores".

    Este tipo de resistencia, aunque corresponde a un semiconductor, se diferencia de los termistores por las siguientes características: aumenta su resistencia con la temperatura; su variació térmica es menor, lo que permite una linearización mejor utilizando una resistencia de compensación. Debido a que la técnica de fabricación del silicio es extraordinariamente precisa, la tolerancia de la producción es excelente. El intervalo de temperaturas de utilización es, por el contrario, reducido: se extiende desde -50 °C a 120 °C. Estas resistencias suelen ser de tipo  N, fabricadas por ténicas planas por difusión de impurezas en una lámina de silicio monocristalino. Sus características eléctricas y térmicas dependen de su fabricación y, en particula, de las impurezas.

    En la figura anterior (b) se representaba la curva característica de un silistor.

    Las limitaciones que cabe considerar en el empleo de los modelos anteriores al aplicar los termistores a la medida de temperatura u otras magnitudes, son similares a las expuestas para las RTD. Aquí hay también un límite impuesto por la temperatura de fusión, y hay que evitar el autocalentamiento si no lo requiere la aplicación pretendida.

    Mención particular merecen aquí la estabilidad del termistor con el tiempo y el medio. La primera se logra sometiéndolos a un envejecimiento artificial. La segunda se consigue recubriendo el termistor con vidrio si el medio donde va a trabajar le afecta. La intercambiabilidad es otro parámetro a considerar, pues sólo está garantizada para modelos especiales. Por ello, al sustituir un termistor en un circuito suele ser necesario reajustarlo, aunque se trate de una unidad del mismo modelo.

    Por su alta sensibilidad permiten obtener alta resolución en la medida de temperatura. Dada su alta resistividad, pueden tener masa muy pequeña, lo que les confiere una velocidad de respuesta rápida y permite emplear hilos largos para su conexión, aunque éstos vayan a estar sometidos a cambios de temperatura, porque ellos tienen mayor resistencia y coeficiente de temperatura. El coste es muy bajo.

TIPOS Y APLICACIONES

    Las NTC se fabrican a base de mezclar y sinterizar óxidos dopados de metales como el níquel, cobalto, manganeso, hierro y cobre. El proceso se realiza en una atmósfera controlada dándoles la forma y tamaño deseados. La proporción de óxidos determina la resistencia y el coeficiente de temperatura.
 

Distintas formas de los termistores NTC

    La principal característica de este tipo de resistencias es que tienen una sensibilidad del orden de 10 veces mayor que las metálicas y aumentan su resistencia al disminuir la temperatura. Estos semiconductores están constituir por óxidos metálicos, tales como Mg O, Mg Al O, Mn O, Fe O, Co O, Ni O, Zn Ti O. Los termistores se fabrican por sintetización del semiconductor en polvo, lo que permite preparar resistencias del valor más adecuado y de tamaño reducido, del orden de milímetros. Este procedimiento de preparación, junto a sus características eléctricas, hace de los termistores elementos que pueden realizar la medida de temperaturas en una región muy reducida, casi puntual, y además debido a que su calor específico es pequeño, ofrecen una velocidad de respuesta muy elevada. La estabilidad de un termistor depende de su preparación y de las condiciones de utilización. El rango de utilización de los termistores se extiende hasta temperaturas cercanas a la del helio líquido pero sólo puede subir hasta unos 300 °C. Hay que tener en cuenta que la temperatura de licuación de estos materiales es bastante baja en comparación con los metales. Como contrapartida, resulta necesario calibrar cada uno de los termistores, pues no son intercambiables los valores de uno a otro elemento. En general tienen una tolerancia del 10 % de su valor nominal.

    Para altas temperaturas (> 1000 °C) se emplean óxidos de Itrio  y circonio.

    Las PTC de conmutación están basadas en titanato de bario al que se añade titanato de plomo o de circonio para determinar la temperatura de conmutación. Hay modelos entre -100 ° y 350°C. Las PTC de medida están basadas en silicio dopado.

    Las formas en que se presentan las NTC son múltiples, y cada una de ellas está orientada a un grupo concreto de aplicaciones. Las de "gota", "escama" y "perla" se prefieren para aplicaciones de medida de temperatura, mientras que las de "disco", "arandela" y "varilla" son aptas para la compensación y control de temperatura y para aplicaciones con autocalentamiento.
 

Características generales de los modelos de NTC más frecuentes
    Las aplicaciones de los termistores se pueden dividir entre las que están basadas en un calentamiento externo del termistor, y las que se basan en calentarlo mediante el propio circuito de medida. Están entre estas última las medidas de caudal, nivel y vacío y el análisis de la composición de gases, todos ellos son casos en que varía la conductividad térmica del medio alrededor del termistor, y también el control automático de volumen y potencia, la creación de retardos de tiempo y la supresión de transitorios.

    El circuito de la figura (a) es indicado para medir una temperatura en una margen reducido, por ejemplo la del agua en automóviles. Consiste en una batería, una resistencia de ajuste en serie, un termistor y un microamperímetro. La corriente a través del circuito varía de forma no lineal con la temperatura debido a la variación de la resistencia del termistor, pero la escala del microamperímetro se puede graduar según convenga.

    La (b) es una aplicación de compensación térmica. Se trata de compensar la sensibilidad no deseada de un galvanómetro de hilo de cobre a la temperatura. Como la variación de resistencia del cobre tien coeficiente positivo, al añadir en serie un resistor con variación negativa puede hacerse que el conjunto presente coeficiente de temperatura casi nulo.

    Un control dependiendo de la temperatura se basa en el circuito de la figura (c). Cuando la temperatura ambiente supera un cierto valor, se reduce la resistencia de la NTC con lo que aumenta la corriente y se acciona el relé.

    El flujo de un líquido se puede medir con el circuito de la (d). Un calefactor inmerso en el líquido libera calor que es transportado por el líquido que fluye, de manera que se crea una diferencia de temperatura entre el líquido, aguas arriba y aguas abajo del calefactor, Esta diferencia de temperaturas depende de forma no lineal, de la velocidad del líquido, y se puede medir con dos termistores.

    Pueden emplearse las NTC para otras muchas aplicaciones.

    Aunque Rp sigue sin ser lineal, su variación con la temperatura es menor que antes, por serlo, el factor que multiplica a d (Rt) / d t. El coeficiente de temperatura equivalente o sensibilidad es

    Resulta, pues, que se ha perdido sensibilida a costa de la linealidad ganada. En la siguiente se ha representado gráficamente el resultado para el caso Ro = 25 kilo ohmios, B = 4000 K, R = 18500 ohmios.
    Otro método analítico para linealizar el sistema consiste en forzar un punto de inflexión en la curva resistencia - temperatura que esté justo en el centro del margen de medida (Tc). Esa condición se cumple cuando R tiene un valor dado por
    La elección de uno u otro método depende de la aplicación. En este último caso se obtiene más linealidad en el centro del margen de medida, empeorando hacia los extremos, mientras que el otro método da una mayor linealidad en las proximidades de cada punto de ajuste.


 
Incubadora
La resistencia del termistor colocado sobre el abdomen del niño varía rápidamente con la temperatura. Esto suministra información a un circuito eléctrico que controla la temperatura de la incubadora, compensando así el irregular sistema de contral de la temperatura del niño.

PARES TERMOELÉCTRICOS



Introducción. principio físico

    Las mediciones de temperatura que utilizan termopares se basan en el descubrimiento hecho por Seebeck en 1821 de que una corriente fuye en un circuito continuo de dos alambres metálicos diferentes, si las conexiones o uniones, se encuentran a temperaturas distintas.

    El termopar se representa diagramáticamente como:

A y B son los dos metales, y T1 y T2 son las temperaturas de las uniones. Si T1 es la unión más fría y la corriente termoeléctrica influye en la dirección señalada en la figura, el metal A se designa por costumbre como el punto termoelectricamente positivo en relación con el metal B.

    En circuitos electricos la corriente depende de la fuerza electromotriz desarrollada y la resistencia del circuito. Para lograr mediciones de temperatura exactas, el instrumento de medición se construye de tal modo que se mida una fem sin corriente para eliminar los efectos de resistencia del circuito.

    Como se señala en la figura (b), la fem térmica es una medida de la diferencia de temperatura entre T2 y T1. En los sistemas de control, la unión o conexión de referencia ( unión fría)  se localiza casi siempre en el dispositivo de medición de la fem. La unión de referencia se puede mantener a una temperatura constante, por ejemplo, loa que se tiene en un baño de hielo o en un horno con termostato,obien, se puede sostener a temperatura ambiente, pero con una compensación eléctrica, de tal manera que parezca conservarse a una temperatura constante.

    Tambien se pueden utilizar combinaciones en seri de varios termopares idénticos para proporcionar una señal de medición de temperatura mayor, o para promediar la temperatura en varios puntos.

    Las uniones frías deben encontrarse a la misma temperatura, en caso contrario tambiens será necesario promediarlas.
La gran ventaja de los termopares es que la determinación de la temperatura se realiza practicamente en un punto, donde se haya colocado una de las uniones. Tambien habría que considerar que la capacidad calorífica de un termopar puede ser muy pequeña, con lo que la respuesta a las variaciones de temperatura sería muy rápida. Como ventaja importante habría que señalar finalmente que la salida del sensor es una señal eléctrica producida por el mismo termopar y por tanto no es necesario alimentarlo con ninguna corriente exterior, eliminando el error correspondiente al calentamiento inherente al efecto Joule.
Como inconveniente habría que decir que es necesario mantener la unión de referencia a una temperatura constante y conocida pues la incertidumbre en la temperatura de referencia produce una del mismo orden en la medida.

Materiales usados

    Las siguientes combinaciones de materiales son las mas comunmente usadas para los pares termoeléctricos:

Platino soldado a una aleación de 90yo de platino y 107,9 de radio.  Se puede emplear a temperaturas altas hasta 1600 °C y es conveniente para uso continuo a temperaturas desde 0 hasta 1550 °C. Este par termoeléctrico fue adoptado por la Conferencia General de Pesos y Medidas en 1927 como medio para la definición de la escala internacional de temperaturas, desde la temperatura de fusión del antimonio hasta la temperatura de fusión del oro (630.5 - 1063 °C.). Tiene una fuerza termocléctrica de unos 10 rnicrovoltios por grado C y es sumamente estable y reproducible cuando se usa debidamente. No debe exponerse nunca a atmósferas reductoras a temperaturas superiores a 500 °C., porque se deteriora como resultado
de la absorción de gases y del depósito de metales reducidos procedentes de los óxidos del tubo protector y de los aisladores de cerámica.

Cobre y constantán de Adam (aleación de 57% de cobre y 43 % de Niquel, aproximadamente, con porcentajes fraccionases de manganeso y de hierro).  Este par es utilizable a temperaturas desde -250 hasta 300 °C, y por períodos cortos hasta 400 °C. Desde -200 hasta -100 °C., la fuerza termoeléctrica es aproximadarnente de 20 microvoltios por grado C., y desde 200 hasta 300 °C. es de unos 55 microvoltios por grado C. El termocléctrico de cobre-constantán es muy usado en las medidas de laboratorio a bajas temperaturas.  No sirve a temperaturas superiores a 300 °C a causa de la oxidación del cobre.

Cromel (90 %de niquel y 10 % de cromo) y Alumel (94% de níquel, 3% de manganeso, 2% de altimínio y 1% de silicio).
Hierro y constantán.  Utilizable entre -190 y 870 °C.

    El intervalo de temperaturas en que es utilizable un termopar está limitado en la zonas de bajas temperaturas por la disminución de su poder termoeléctrico y en las altas temperaturas por la posibilidad de que se funda alguno de los conductores que lo constituyen.

Mediciones de la temperatura con termopares
    La siguiente tabla da la f.e.m. medida en un montaje en el cual una soldadura se mantiene a 0°C y la otra a la temperatura indicada en la tabla.