Sensores RTD

Los RTD están diseñados para varias curvas y tolerancias normalizadas. La curva estandarizada más común es la curva DIN. La curva describe las características de resistencia frente a la temperatura de un sensor de platino de 100 ohm, las tolerancias normalizadas y el rango de temperatura medible.

El estándar DIN especifica una resistencia base de 100 ohm a 0 °C y un coeficiente de temperatura de 0.00385 ohm/ohm/°C. A continuación se muestra la salida nominal de un sensor RTD DIN.

Existen tres clases de tolerancias estándares para los RTD DIN, que se definen de la siguiente manera:

DIN de clase A: ±(0.15 + 0.002 |T|°C)

DIN de clase B: ±(0.3 + 0.005 |T|°C)

DIN de clase C: ±(1.2 + 0.005 |T|°C)

Después, decide qué precisión se necesita en tu medición. La precisión es una combinación de la tolerancia de resistencia base (tolerancia de la resistencia a la temperatura de calibración) y la tolerancia del coeficiente de temperatura de la resistencia (tolerancia en la pendiente característica). Cualquier temperatura por encima o por debajo de esta tendrá una banda de tolerancia más amplia o menos precisión (ver la imagen a continuación). La temperatura de calibración más común es de 0 °C.

Los sensores RTD están disponibles en varias configuraciones diferentes de alambres conductores. La configuración más común es la de un solo elemento y tres conductores. A continuación se muestran las configuraciones de alambres conductores disponibles:

Los sensores de dos alambres se utilizan, por lo general, en aplicaciones donde la precisión no es crítica. La configuración de dos alambres hace posible el uso de una técnica de medición más sencilla, pero su imprecisión es característica debido a la resistencia de los alambres del sensor. En la configuración de dos alambres, no hay forma de compensar directamente la resistencia de los alambres conductores, lo que causará un aumento de la compensación en la medición de la resistencia.

Los sensores de tres alambres están diseñados con un bucle de compensación para que la medición excluya la resistencia de los alambres. Con esta configuración, el controlador o dispositivo de medición realiza dos mediciones. La primera mide la resistencia total del sensor y los alambres conductores de conexión y la segunda es la resistencia del bucle de compensación. Al restar la resistencia del bucle de compensación de la resistencia total, se obtiene la resistencia neta. Los sensores de tres alambresson los más comunes, y son precisos y prácticos.

La configuración del sensor de cuatro alambres y las técnicas de medición hacen posible medir la resistencia del sensor sin la influencia de los alambres conductores. Si bien esta técnica cuenta con la mayor precisión, muchos controladores o dispositivos de medición industriales no pueden realizar una medición de cuatro alambres real.

Por lo general, la transición de los alambres conductores del sensor al cableado de campo se realiza en un cabezal de conexión conectado al sensor. Las clemas se utilizan para facilitar la conexión.

La medición de la temperatura con un detector de temperatura de resistencia consiste en medir la resistencia. Para medir la resistencia se utilizan siempre los puentes Wheatstone desequilibrados. Al medir la resistencia del elemento sensor, todos los factores externos deben minimizarse o compensarse para obtener una lectura precisa.

Una causa importante de error puede ser la resistencia de los alambres conductores, especialmente en las configuraciones de dos conductores.

La resistencia está en serie con el elemento sensor, por lo que la lectura es la suma de las resistencias del elemento sensor y los alambres conductores.  Los RTD de dos conductores son posibles cuando el elemento sensor tiene una alta resistencia y los alambres conductores tienen una baja resistencia. 

Sin embargo, cuando la resistencia del alambre conductor es comparativamente alta, debe compensarse.  La compensación se puede lograr con una configuración de tres conductores.  Como se muestra en el diagrama de tres conductores, un lado de la fuente de alimentación se lleva a un lado del RTD a través de L3.  Esto coloca L1 y L2 en los brazos opuestos del puente, por lo que se cancelan entre sí y no tienen efecto en el voltaje de salida del puente. 

Se recomiendan conexiones de tres conductores para RTD, sobre todo con baja resistencia del elemento de detección, donde una pequeña resistencia del alambre conductor puede tener un gran efecto en la precisión de la lectura.