Caracterizacion Pt100

CARACTERIZACION DE LA PT100 Y ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL

RESUMEN: A través de los parámetros propios y características de los dispositivos de instrumentación a trabajar, es más factible analizar la implementación y comportamiento de los dispositivos como lo son: PT100, Puente Wheatstone y Lazo de 4-20 mA. La práctica tiene como finalidad expresar el funcionamiento interno de los trasmisores que usan algunos de los diversos tipos de sensores que operan en el modo de 4-20 mA. Por otro lado el montaje del circuito permite representar la estructura interna de los dispositivos y demuestra que al tener conceptos básicos de elaboración y funcionamiento de los elementos es posible tener un trasmisor similar a los que se encuentran en los sensores.

PALABRAS CLAVES: Lazo, Transmisión, Tiempo de subida y bajada, Pendiente, Instrumentación, Sensores.

ABSTRACT: Through specific parameters and characteristics of instrumentation devices to work, it is more feasible to analyze the implementation and performance of devices such as: PT100, Wheatstone bridge and 4-20 mA loops. Practice is intended to express the internal operation of transmitters that use some of the various types of sensors that operate in the mode of 4-20 mA. Moreover circuit assembly to represent the internal structure of the devices and have shown that the basic concepts of design and operation of the elements may have a transmitter similar to those found in sensors.

KEYWORDS: Loop, Transmission, Rise and fall time, acclivity, Instrumentation, Sensors.

I. INTRODUCCIÓN

La temperatura es una cantidad intensiva, es decir, si se une dos cuerpos a la misma temperatura, la temperatura final es la misma, no el doble. La medida de temperatura presupone un intercambio de calor entre el cuerpo a medir y el transductor, hasta alcanzar el equilibrio térmico. Por este motivo, hay que tener presente que el hecho de hacer una medida implica un cambio de la magnitud a medir y por lo tanto un error implícito en la medida. La PT100 es un sensor de temperatura que consiste en un alambre de platino que a 0°C tiene 100 ohm y que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia eléctrica, el incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde. El método más empleado para medir pequeños cambios de resistencias es el puente Wheatstone que consiste de dos divisores de tensión en paralelo, uno de los cuales contiene el transductor de temperatura (PT100). El Puente Wheatstone se diseña de forma que en reposo ambos divisores entreguen la misma tensión (Eo= o V), y luego se mide la diferencia de tensión entre las salidas para obtener una señal que depende de la variable que se va a medir. En la entrada del lazo de corriente es donde los sensores proveen el voltaje de salida cuyo valor representa la magnitud física que fue medida, el transmisor amplifica y acondiciona la salida del sensor y convierte este voltaje en una salida proporcional de DC de 4-20 mA que circula dentro del lazo cerrado.

II. MARCO TEORICO

PT100

Es un sensor de temperatura. Consiste en un alambre de platino que a 0 °C tiene 100 ohm y que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia eléctrica. El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde.

Fig. 1. Comportamiento PT100 Relación R vs T

Un Pt100 es un tipo particular de RTD (Dispositivo Termo Resistivo).Normalmente las Pt100 industriales se consiguen encapsuladas en la misma forma que las termocuplas, es decir dentro de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina), en un extremo está el elemento sensible (alambre de platino) y en el otro está el terminal eléctrico de los cables protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).

Los Pt100 pueden fácilmente entregar precisiones de una décima de grado con la ventaja que la Pt100 no se descompone gradualmente entregando lecturas erróneas, si no que normalmente se abre, con lo cual el dispositivo medidor detecta inmediatamente la falla del sensor y da aviso.

Este comportamiento es una gran ventaja en usos como cámaras frigoríficas donde una desviación no detectada de la temperatura podría producir algún daño grave.

Además la Pt100 puede ser colocada a cierta distancia del medidor sin mayor problema (hasta unos 30 metros) utilizando cable de cobre convencional para hacer la extensión.

Existen 3 modos de conexión para las Pt100, cada uno de ellos requiere un instrumento lector distinto. El objetivo es determinar exactamente la resistencia eléctrica R (t) del elemento sensor de platino sin que influya en la lectura la resistencia de los cables Rc.

El modo de conexión de 3 hilos es el más común y resuelve bastante bien el problema de error generado por los cables.

Fig. 2. Datos Físicos PT100 3 hilos

El único requisito es que los tres cables tengan la misma resistencia eléctrica pues el sistema de medición se basa (casi siempre) en el "puente de Wheatstone". Por supuesto el lector de temperatura debe ser para este tipo de conexión. En el caso particular de los instrumentos ARIAN, se hace pasar una corriente conocida a través de los cables azul y verde con lo cual el instrumento mide 2Rc. Luego mide la resistencia por los cables café y azul para finalmente restarle 2Rc al valor medido y obtener R (t).

PUENTE WHEATSTONE

El puente de hilo (o puente de Wheatstone) es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de corriente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias). Muchos instrumentos llevan un puente de Wheatstone incorporado, como por ejemplo medidores de presión (manómetros) en tecnología de vacío, circuitos resonantes (LCR) para detectar fenómenos como la resonancia paramagnética, etc.

Para determinar el valor de una resistencia eléctrica bastaría con colocar entre sus extremos una diferencia de potencial

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