Acondicionamiento de un rtd

ACONDICIONAMIENTO DE UN RTD

* RESUMEN

* Realizar un circuito de acondicionamiento para una señal proveniente de un RTD tipo Pt100, hacia una escala estándar de corriente de 4-20[mA]

* INTRODUCCIÓN

Para acondicionar la señal que se recibe de una RTD. La primera propuesta es con un amplificador de instrumentación y su circuitería adicional, se opta por el amplificador deinstrumentación porque tiene un alto factor de rechazo al modo común, ya que nuestro sensor estará montado sobre un puente de Wheatstone, el mismo que nos generará variaciones de tensión diferencial en dos de sus extremos.
Para este caso se trata de establecer una relación temperatura-corriente para los rangos de temperatura de 0-100[ºC] y en corriente de 4-20[mA]; pasando por la relacióntemperatura-tensión y luego tensión-corriente;
La escala 4-20 mA es un estándar utilizado en instrumentación y control. Se utiliza intensidad de corriente en vez de voltaje porque es menos sensible al ruido.

* MARCO TEORICO

RTD.-

Un popular sensor de temperatura es el resistance-temperature detector (RTD), un dispositivo queincrementa su resistencia con la temperatura. El tipo de RTD másutilizado está hecho de platino y cuentacon una resistencia nominal de 100[Ω] a 0[°C]. Por ser el RTD es un dispositivo resistivo, se debe de pasarcorriente a través del RTD para producir unatensión que el instrumento pueda leer. Con resistenciasrelativamente bajas (100[Ω]) que cambian muy poco con la temperatura (menos de 0.4 [Ω/°C]), los RTD’s requieren de acondicionamiento de señal con fuentes deexcitación de corriente altamente precisas y amplificadores de alta ganancia.
El detector de temperatura de resistencia (RTD) se basa en el principio según el cual la resistencia de todos los metales depende de la temperatura. La elección del platino en los RTD de la máxima calidad permite realizar medidas más exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 ºC. Los RTD más económicosutilizan níquel o aleaciones de níquel, pero no son tan estables ni lineales como los que emplean platino.
En cuanto a las desventajas, el platino encarece los RTD, y otro inconveniente es el autocalentamiento. Para medir la resistencia hay que aplicar una corriente, que, por supuesto, produce una cantidad de calor que distorsiona los resultados de la medida.
Una tercera desventaja, que afecta aluso de este dispositivo para medir la temperatura, es la resistencia de los RTD. Al ser tan baja, la resistencia de los hilos conductores que conectan el RTD puede provocar errores importantes.
Un sensor muy común es el Pt100 (RTD de platino con R=100 Ω a 0 °C). En la siguiente tabla se muestran valores estándar de resistencia a distintas temperaturas para un sensor Pt100con α = 0.00385Ω / Ω /ºK.

Temperatura (°C)) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
Resistencia (Ω) | 100 | 107.79 | 115.54 | 123.24 | 130.87 | 138.50 |

Símbolo de un RTD

Curva característica de un Pt100

SEÑALES 4-20 [mA].-

En esta escala, 4[mA] representa el 0% de la señal y 20 [mA] representa el 100 % de señal.
El uso de 4 mA como valor mínimo permite distinguir entre una señal que está al 0 % y un cableroto o instrumento dañado, además que en electrónica el rango 0-4 mA corresponde a una zona no lineal de comportamiento tensión versus corriente. Este estándar se desarrolló en los años 50 y hoy en día se sigue utilizando. Las ventajas del convenio de 4-20 mA es que su implementación es de bajo coste y puede evitar muchos tipos de ruido.
Circuitos acondicionadores

Circuito acondicionador parauna señal de 0-1[V] a una escala de 4-20[mA]

Circuito genérico para conversión de tensión eléctrica a corriente eléctrica

Puente de Wheatstone.-

Puente de Wheatstone

Un puente de Wheatstone. es un instrumento eléctrico de medida inventado por Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas...