Elegir un Sistema de Medidas de RTD o Termistor

Visión General

Este tutorial presenta y explica los conceptos y técnicas para medir temperatura con un detector de temperatura resistivo (RTD) o Termistor.

Contenido

Aprenda más sobre Comprender y Elegir RTDs o Comprender y Elegir Termistores antes de comenzar.

 

Requerimientos de Acondicionamiento de Señales para Sensores de Termistor y RTD

Las señales de salida de un termistor generalmente están en el rango de milivoltios, lo que significa que debe prestar especial atención a las fuentes de error que pueden afectar la exactitud de su medida. Los principales factores de acondicionamiento de señales que debe considerar para medidas de termistor son: 

Excitación de Termistor y RTD

Ya que los RTDs y termistores son dispositivos resistivos, usted debe administrarles una corriente de excitación y luego leer el voltaje a través de las terminales. Si el calor adicional no se puede disipar, el calentamiento por efecto Joule causado por la corriente de excitación puede incrementar la temperatura del elemento de detección arriba de la temperatura ambiente. El auto calentamiento cambia la resistencia del RTD o termistor, provocando errores en las medidas. Los efectos de auto calentamiento se pueden disminuir al administrar menor corriente de excitación.

Consideraciones de Ruido

Los filtros pasa bajas son usados comúnmente en sistemas DAQ de RTD y termistor para eliminar de forma efectiva el ruido de alta frecuencia en las medidas de RTD y termistor. Por ejemplo, los filtros pasa bajas son útiles para eliminar el ruido de línea eléctrica de 50 o 60 Hz que se presenta comúnmente en la mayoría de los laboratorios y plantas.

Configuración de Conexión

La manera más fácil de conectar un RTD o termistor a un dispositivo de medida es con una conexión de 2 cables.


Figura 1. Realizar una Medida de RTD/Termistor de 2 Cables


Con este método, los dos cables que alimentan al RTD o termistor con su corriente de excitación también se usan para medir el voltaje en el sensor. Debido a la baja resistencia nominal de los RTDs, la exactitud de las medidas se puede ver afectada significativamente por la resistencia del cable. Por ejemplo, los cables con una resistencia de 1 Ω conectados a un RTD de platino de 100 Ω causan un error de medida del 1%.

Un método de conexión de 3 cables o 4 cables puede eliminar los efectos de la resistencia del cable de medición. La conexión coloca las terminales en una trayectoria de alta impedancia a través del dispositivo de medida, eliminando de manera efectiva los errores causados por la resistencia del cable de medición. No es necesario usar un método de conexión de 3 o 4 cables para termistores ya que éstos generalmente tienen valores de resistencia nominal más altos que los RTDs. En la Figura 2 se muestra un diagrama de conexión de 4 cables.



Figura 2. Realizar una Medida de RTD de 4 Cables

 

RTDs Compatibles con NI

RTD Confeccionado

 

Los RTDs confeccionados ofrecen soluciones para aplicaciones de medida de temperatura que son sensibles al costo. Cada elemento RTD está sellado en un tubo de Alumina con tres terminales con cobertura de Teflón y pueden medir hasta 204 °C (400 °F). El Teflón ofrece buena resistencia a la abrasión y humedad. Cada RTD se vende de manera individual y está disponible en longitudes de 1 m (39.4 in.) y 2 m (78.7 in.).

Características

  • Cable de 3 puntas
  • Longitudes de 1 m y 2 m
  • Ideal para pruebas y aplicaciones educativas
  • Mide hasta 204 ℃ (400 °F)
  • Platino 100 Ω a 0 °C (alpha=0.00385)

RTD para Corte en Campo

 

Los RTDs para corte en campo son ideales para una amplia variedad de aplicaciones de temperatura. Con RTDs para corte en campo, usted puede cortar el cable a la longitud deseada, desde 8.9 cm a 61 cm (3.5 in. a 24 in.). Así usted puede usar un conjunto de RTDs para todas sus medidas de temperatura para reducir el costo de inventario y tiempo muerto en producción. Estos sensores RTD pueden medir hasta 482 ℃ (900 °F). Para aplicaciones que usan pozos térmicos, el ajuste opcional con resortes reduce tiempo de instalación y asegura el contacto con el pozo térmico. Cada sensor tiene puntas aisladas por fibra de vidrio y se vende por separado.

Características

  • Reduce costo de inventario y tiempo muerto
  • 3 cables
  • Mide hasta 482 °C (900 °F)
  • Platino 100 Ω a 0 °C (alpha=0.00385)
  • Los sensores se pueden cortar en campo hasta 9 cm de la punta (máxima longitud de 61 cm)
  • La longitud del cable es de 15.2 cm

 

Plataformas para Medir RTDs 

Medidas Compactas

Medidas en Laboratorio o Campo

Un sistema CompactDAQ consiste en un chasis, módulos de E/S de la Serie C y software. El chasis puede conectarse a una PC principal por USB, Ethernet o WiFi u operar de manera autónoma con un controlador integrado. Con más de 50 módulos para medidas específicas y chasis de 1, 4 y 8 ranuras, CompactDAQ ofrece una plataforma flexible y expansible para cumplir con las necesidades de cualquier sistema de medidas eléctricas o de sensores.

  • Múltiples motores de temporización para múltiples velocidades de adquisición
  • Funcionalidad avanzada de contador con la tecnología NI-STC3

 

Medidas para Registro de Datos Embebido

Los controladores CompactDAQ ofrecen una plataforma de alto rendimiento para medidas embebidas y registro de datos. Los controladores tienen un procesador y almacenamiento no volátil integrados, para que el CompactDAQ se pueda implementar sin una PC externa.

  • Incluye procesamiento Intel multinúcleo, hasta 32 GB de almacenamiento no volátil y 2 GB RAM
  • Realice medidas continuas simultáneamente con velocidades de muestreo de hasta 1 MS/s por canal

 

Robustez Extrema y Control Avanzado

CompactRIO es un sistema embebido y reconfigurable para control y adquisición. La arquitectura de hardware CompactRIO incluye un chasis FPGA reconfigurable y un controlador embebido. CompactRIO puede ser usado en una variedad de aplicaciones de control y monitoreo embebidos.

  • Una variedad de chasis reconfigurables con un FPGA para temporización, análisis y control personalizados.
  • Arquitectura abierta embebida con tamaño pequeño y extrema robustez

 

 

Módulos de E/S de la Serie C con Acondicionamiento de Señales Integrado para Temperatura con RTDs

 

Sistema de Medidas NI 9217

El módulo de entrada analógica NI 9217 para RTD de la Serie C tiene cuatro canales y 24 bits de resolución para medidas de RTD de 100 Ω. Usted puede configurar el NI 9217 para dos diferentes modos de velocidad de muestreo. Con el modo de alta velocidad de muestreo, usted puede tomar muestras hasta 400 S/s (100 S/s por canal). Al usar el modo de alta resolución, usted puede tomar muestras a 5 S/s (1.25 S/s por canal) con rechazo de ruido integrado de 50/60 Hz.

El NI 9217, compatible con medidas de RTD de 3 y 4 cables, detecta automáticamente el tipo de RTD (3 o 4 cables) conectado al canal y configura cada canal para el modo apropiado. El módulo puede proveer una corriente de excitación de 1 mA por canal y tiene menos de 1 °C de error de exactitud en todo su rango de temperatura de operación. El NI 9217 contiene certificados de calibración trazable expedidos por el NIST e incluye doble barrera de aislamiento de canal a tierra para seguridad, inmunidad a ruido y alto rango de voltaje de modo común.

Sistema de Medidas NI 9217

Sistema de Medidas NI 9219 

El sistema de medidas NI 9219 mide cuatro canales universales a 100 S/s con resolución de 24 bits, enviando datos a una PC principal por USB, Ethernet o Wi-Fi.

El NI 9219 es un módulo universal de la Serie C de 4 canales diseñado para pruebas de usos múltiples en cualquier chasis CompactDAQ o CompactRIO. Con el NI 9219 usted puede medir varias señales desde sensores como galgas extensiométricas, RTDs, termopares, celdas de carga y otros sensores. Los canales son seleccionados individualmente, así usted puede realizar un tipo de medida diferente en cada uno de los cuatro canales. Los rangos de medida difieren para cada tipo de medida e incluyen hasta ±60 V para voltaje y ±25 mA para corriente. Vea el manual para rangos y especificaciones detalladas.

 

 

Plataformas de NI para Medir Termistores

Módulos de E/S de la Serie C con Acondicionamiento de Señales Integrado para Temperatura con Termistores

 

 

 

 

Sistemas de Medidas NI 9215 y NI 9265 

El módulo NI 9215 de la Serie C para uso con cualquier chasis CompactDAQ y CompactRIO incluye cuatro canales de entrada analógica muestreados simultáneamente y convertidores analógico a digital de 16 bits de registro sucesivo de aproximación (SAR). El NI 9215 tiene certificados de calibración trazable expedidos por el NIST, una doble barrera de aislamiento de canal a tierra para seguridad, inmunidad a ruido y alto rango de voltaje de modo común.

Combinado con el NI 9265 para excitación de termistor, este paquete es la solución ideal para realizar medidas con termistores.

NI 9215 y NI 9265

 

Sistema de Medidas NI 9219 

El NI 9219 en teoría puede ser usado para medidas de termistor aunque no fue diseñado específicamente para ellas. El artículo de soporte Realizar Medidas de Termistor Usando el NI 9219 cubre los detalles y limitaciones de usar el NI 9219 con termistores.