A Termómetro de resistencia o Detector de temperatura de resistencia es un dispositivo que se utiliza para determinar la temperatura midiendo la resistencia de puro cable eléctrico. Este cable se conoce como sensor de temperatura. Si queremos medir la temperatura con alta precisión, RTD es la única solución en las industrias. Tiene buenas características lineales en un amplio rango de temperaturas.
La variación de la resistencia del metal con la variación de la temperatura se da como,
¿Dónde, Rt y R0 son los valores de resistencia a toC y t0oC. y son las constantes depende de los metales.
Esta expresión es para el enorme rango de temperatura. Para un pequeño rango de temperatura, la expresión puede ser,
En RTD El cobre, el níquel y el platino son metales muy utilizados. Estos tres metales tienen diferentes variaciones de resistencia en función de las variaciones de temperatura. Esto se llama características de resistencia-temperatura. El platino tiene un rango de temperatura de 650oC, y luego el Cobre y el Níquel tienen 120oC y 300oC respectivamente. En la figura 1 se muestra la curva de las características de resistencia y temperatura de los tres metales diferentes. Para el Platino, su resistencia cambia aproximadamente 0,4 ohmios por grado centígrado de temperatura.
La pureza del platino se comprueba midiendo R100 / R0. Porque, cualquiera que sean los materiales que usamos para hacer el RTD que debería ser puro. Si no es puro, se desviará del gráfico convencional de resistencia y temperatura. Por lo tanto, y los valores cambiarán dependiendo de los metales.
Construcción del Detector de Temperatura de Resistencia o RTD
La construcción es típicamente tal que el alambre se enrolla en una forma (en una bobina) en un marco cruzado de mica dentada para lograr un tamaño pequeño, mejorando la conductividad térmica para disminuir el tiempo de respuesta y se obtiene una alta tasa de transferencia de calor. En los RTD industriales, la bobina está protegida por una funda de acero inoxidable o un tubo protector.
De modo que la tensión física es insignificante a medida que el cable se expande y aumenta su longitud con el cambio de temperatura. Si la tensión en el alambre está aumentando, entonces la tensión aumenta. Debido a esto, la resistencia del cable cambiará, lo cual es indeseable. Por lo tanto, no queremos cambiar la resistencia del cable por ningún otro cambio no deseado, excepto los cambios de temperatura.
Esto también es útil para el mantenimiento de la RTD mientras la planta está en funcionamiento. La mica se coloca entre la cubierta de acero y el cable de resistencia para un mejor aislamiento eléctrico. Debido a la menor tensión en el alambre de resistencia, debe ser cuidadosamente enrollado sobre la hoja de mica. La fig.2 muestra la vista estructural de un Detector Industrial de Temperatura de Resistencia.
Acondicionamiento de la señal de RTD
Podemos poner esta RTD en el mercado. Pero debemos saber el procedimiento para usarlo y cómo hacer el circuito de acondicionamiento de la señal. De modo que, los errores de los cables conductores y otros errores de calibración pueden ser minimizados. En este RTD, el cambio en el valor de la resistencia es muy pequeño con respecto a la temperatura. Por lo tanto, el valor de la RTD se mide usando un circuito puente. Al suministrar la constante La corriente eléctrica al circuito del puente y midiendo el resultado voltaje caer a través de la resistenciase puede calcular la resistencia a la RTD. De esta manera, la temperatura también puede ser determinada. Esta temperatura se determina convirtiendo el valor de la resistencia RTD mediante una expresión de calibración. Los diferentes módulos de RTD se muestran en las siguientes figuras.
En el puente RTD de dos cables, el cable falso está ausente. La salida tomada de los dos extremos restantes como se muestra en la fig.3. Pero las resistencias de los alambres de extensión son muy importantes para ser consideradas, porque la impedancia de los alambres de extensión puede afectar la lectura de la temperatura. Este efecto se minimiza en el circuito de puente de RTD de tres cables conectando un cable ficticio C. Si los cables A y B se emparejan correctamente en términos de longitud y área de sección transversal, entonces sus efectos de impedancia se cancelarán porque cada cable está en posición opuesta. De modo que, el cable falso C actúa como un cable sensorial para medir el Caída de tensión a través de la resistencia RTD y no lleva corriente. En estos circuitos, el voltaje de salida es directamente proporcional a la temperatura. Por lo tanto, necesitamos una ecuación de calibración para encontrar la temperatura.
Expresiones para un circuito RTD de tres cables
Si conocemos los valores de VS y VOpodemos encontrar Rg y luego podemos encontrar el valor de la temperatura usando la ecuación de calibración. Ahora, supongamos que R1 = R2:
Si R3 = Rgy luego V.O = 0 y el puente está equilibrado. Esto puede hacerse manualmente, pero si no queremos hacer un cálculo manual, podemos simplemente resolver la ecuación 3 para obtener la expresión para Rg.
Esta expresión asume, cuando la resistencia del plomo RL = 0. Supongamos que si RL está presente en una situación, entonces la expresión de Rg se convierte,
Por lo tanto, hay un error en el valor de resistencia de la RTD debido a la RL resistencia. Por eso necesitamos compensar a la RL resistencia como ya hemos discutido al conectar una línea falsa C como se muestra en la fig.4.
Presentación de video sobre el detector de temperatura de la resistencia o RTD
Limitaciones de la RTD
En la resistencia RTD, habrá una I2R disipación de energía por el propio dispositivo que causa un ligero efecto de calentamiento. Esto se llama auto-calentamiento en la RTD. Esto también puede causar una lectura errónea. Por lo tanto, el La corriente eléctrica a través de la RTD la resistencia debe mantenerse suficientemente baja y constante para evitar el autocalentamiento.
