Sensores RTD

Los RTD están construidos para varias curvas y tolerancias estandarizadas. La curva estandarizada más común es la curva “DIN”. La curva describe las características de resistencia frente a temperatura de un sensor de platino de 100 ohm, las tolerancias estandarizadas 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:

Hay tres clases de tolerancias estándares para los RTD DIN. Estas tolerancias 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)

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

Los sensores RTD están disponibles en varias configuraciones diferentes de cables conductores. La configuración más común es la de un solo elemento y tres cables conductores. A continuación figuran los esquemas de las configuraciones de cables conductores disponibles:

Los sensores de dos cables se utilizan normalmente en aplicaciones donde la precisión no es fundamental. La configuración de dos cables permite el uso de una técnica de medición más simple, pero tiene una imprecisión inherente debido a la resistencia de los cables del sensor. En la configuración de dos cables, no hay forma de compensar directamente la resistencia de los cables conductores, lo que causará un aumento de la compensación en la medición de la resistencia.

Hay tres sensores de cable incorporados con un bucle de compensación para hacer la medición para factorizar la resistencia de los cables. Con esta configuración, el controlador o dispositivo de medición realiza dos mediciones. La primera medición mide la resistencia total del sensor y los cables conductores de conexión. La segunda medición es la resistencia del bucle de compensación. Al restar la resistencia del bucle de compensación de la resistencia total, se obtiene la resistencia neta de la cuenta. Hay tres sensores de cable que son los más comunes y ofrecen una buena combinación de precisión y conveniencia.

La configuración del sensor de cuatro cables y las técnicas de medición permiten medir la resistencia del sensor sin la influencia de los cables conductores. Si bien esta técnica ofrece una mejor precisión, muchos controladores o dispositivos de medición industriales no pueden realizar una verdadera medición de cuatro cables.

La transición de los cables conductores del sensor al cableado de campo generalmente se realiza en un cabezal de conexión conectado al sensor. Las borneras se utilizan para facilitar la conexión.

La medición de la temperatura con un detector de temperatura de resistencia es una cuestión de medir la resistencia. Los puentes de Wheatstone desequilibrados se utilizan invariablemente para medir la resistencia. 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 cables 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 cables conductores.  Los RTD de dos conductores son posibles cuando el elemento sensor tiene una alta resistencia y los cables conductores tienen una baja resistencia. 

Sin embargo, cuando la resistencia del cable 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, se lleva un lado de la fuente de alimentación 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 provocan ningún efecto en el voltaje de salida del puente. 

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