sensores rtd
TRANSCRIPT
Sensores de resistencia metálica RTD
Jorge Martínez Gómez
Carlos Rojas Vergara
Andres Tous Contreras
Page 2
Contenido
1. Introducción.
2. Descripción general.
3. Principio de funcionamiento.
4. Clasificación de los RTDs.
5. Parámetros.
6. Circuitos de acondicionamiento.
7. Ventajas y desventajas.
8. Aplicaciones.
Page 3
1. Introducción
El censado de temperatura es uno de
los procesos más realizados en las
plantas de fabricación.
Los sensores de resistencia metálica
(RTD), son de uso general y poseen
un comportamiento generalmente
lineal que dependen del tipo de
material fabricado.
Los metales se caracterizan por
poseer coeficientes térmicos
positivos de variación de la
impedancia eléctrica.
Page 4
2. Principio de Funcionamiento
Los RTD, están basados en el principios de resistividad
lR
A
Tanque
Alambre delgado
Page 5
Principio de Funcionamiento (2)
Page 6
2. Principio de funcionamiento (3)
Variación de la resistencia de un
conductor con respecto a su
temperatura.
Relación directamente proporcional
entre la resistencia y la temperatura.
Su modelo matemático se puede
aproximar mediante la siguiente
ecuación:
0(1 )TR R T
Page 7
3. Clasificación de los RTDs
1. Según su material:
Los parámetros que se deben tener en cuenta son:
Sensibilidad a la temperatura.
Relación lineal entre la resistencia y la temperatura.
Inmunidad ante condiciones ambientales.
Page 8
3. Clasificación de los RTDs (2)
Platino:
El más utilizado para la
construcción de RTDs.
Alta estabilidad.
Costo elevado.
Alta resistencia a la corrosión y
oxidación.
Rango de temperatura máximo de
900ºC.
Se pueden clasificar en
Clase A → Tol(6%)
Clase B → Tol(12%)
Page 9
3. Clasificación de los RTDs (3)
Níquel:
Mayor nivel de impedancia con
respecto a la variación de
temperatura.
Falta de linealidad.
Problemas de oxidación.
Mayor sensibilidad que en el
platino.
Page 10
3. Clasificación de los RTDs (4)
Cobre:
Resistividad baja.
Mayor relación lineal entre
resistencia y temperatura con
respecto a los demás materiales.
Baja resistividad.
Temperatura de operación <
180ºC
Page 11
Metal
Rango de
operación (°C)
Precisión
(Grados)
Platino de -200 a 950 0,01
Níquel de -150 a 300 0,5
Cobre de -200 a 120 0,1
Curva de calibración de 3 metales distintos
Page 12
3. Clasificación de los RTDs (5)
2. Según su construcción.
Sensor de tipo bobinado.
Simple diseño.
Costo elevado.
Sensor de tipo laminado.
Bajo costo.
Baja masa térmica.
Baja estabilidad
Page 13
3. Clasificación de los RTDs (6)
Sensor de tipo enroscado.
Es construido a partir de una bobina
helicoidal de alambre de platino.
Se evita el cortocircuito.
Resistente a las vibraciones.
Sensor de tipo de anillo hueco.
Respuesta rápida.
Completamente sellado.
Costoso.
Su masa térmica es reducida.
Page 14
4. Parámetros
Coeficiente de temperatura de la resistencia (TCR).
Se determina mediante la pureza de la bobina del alambre utilizado en la
fabricación del sensor. Se define como el cambio de la resistencia
ohmio/ohmio/°C.
•Platino: Clase A = 0,003902 ohmio/ohmio/°C
Clase B=0,00385055 ohmio/ohmio/°C
•Níquel: 0,006720 ohmio/ohmio/°C
•Cobre: 0,004274 ohmio/ohmio/°C
Page 15
4. Parámetros (2)
Repetibilidad, que se define como la diferencia entre el valor verdadero
de temperatura y la indicación de salida del sensor.
Auto-calentamiento, se define como el aumento en el valor de
temperatura indicado causado por la disipación de potencia por parte del
sensor.
Resistencia de aislamiento, la resistencia entre cualquier conductor y la
envoltura del sensor, A 21°C (70°F), su valor suele ser de 100MΩ o más
a 100V en DC.
Vibración, (25G →20 – 2000Hz), sensor de 5”
Tiempo de respuesta estándar, tiempo necesario para que un sensor
alcance el 63,2% del paso de cambio de temperatura.
Page 16
5. Circuitos de acondicionamiento
El propósito del acondicionador de una RTD es lograr una señal de
tensión proporcional a la temperatura a medir
Puente wheatstone:
Dispositivo eléctrico de medida utilizado para medir resistencias
desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Está
compuesto por 4 resistencias, una fuente de tensión y un galvanómetro
Page 17
5. Circuitos de acondicionamiento (2)
Configuración de hilos
Pueden ser de 2, 3 o 4 hilos. Es importante tener en cuenta:
Exactitud y estabilidad.
Ubicación de dispositivo receptor.
Rango del sensor.
Configuración de dos hilos:
Configuración más simple y menos costosa
Page 18
5. Circuitos de acondicionamiento (3)
RTD de tres hilos:
Sujeta a corrosión.
Ni la temperatura ni la longitud del
cable afectan la medida.
RTD de cuatro hilos:
Alta exactitud.
Utilizados en convertidores digitales
de temperatura o calibración de
patrones de resistencias.
Page 19
5. Circuitos de acondicionamiento (4)
Es inevitable la conexión entre
el puente y el sensor mediante
cables.
El error introducido depende del
coeficiente de temperatura de
los cables.
Se emplea la configuración
siemens de tres hilos.
Page 20
6. Ventajas y desventajas
Ventajas:
Salida de gran amplitud.
Rango amplio de medidas de
temperatura.
Sensibilidad a cambios de
temperatura alta.
Excelente linealidad.
Alta exactitud, estabilidad,
repetibilidad y resistencia de
choques térmicos.
Sensibilidad 10 veces mayor a la de
un termopar.
Desventajas:
Velocidad de reacción baja,
comparada con un termopar o
termistor.
Afectados por el auto-calentamiento.
Inestables ante vibraciones o
choques mecánicos.
Page 21
7. Aplicaciones
Sistemas de control en computadores.
Climatizadores.
Controladores de temperatura.
Hornos domésticos.
Termómetros.
Page 22
7. Aplicaciones (2)
Medidor de hemoglobina.
Medición en la calidad de la gasolina y
diesel.
Medidor de humedad en la piel
Page 23
http://www.youtube.com/watch?v=TW8biN73iVc
http://www.youtube.com/watch?v=_PV-7_ao2E8