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Midiendo temperatura II

PT100 y PT1000.

La sondas PT100 y PT1000 son termorresistencias PTC. El valor Ohnmico a 0º es de 100 y 1000 Ω, respectivamente. Además tienen la caracteristica de variar el valor ohnmico proporcionalmente a la temperatura en el rango de medición.

Sonda PT100: Rt = [((0.00389) * 100 )*ºC]+100

Sonda PT1000: Rt = [((0.00389) * 1000 )*ºC]+1000

He preparado una hoja de calculo excel. La primera tabla calcula RT (valor en Ω de la sonda) a diferentes temperaturas y tipo de sonda (PT100 y PT1000).  La segunda tabla nos calcula el valor Ω del conductor en función de la longitud y sección. La tercera el cambio por efecto de la temperatura en el conductor. La última tabla calcula el error en grados por la suma del error del conductor más la temperatura. Aquí podeis descargar la hoja de cálculo.  Las celdas en amarillo son para introducir datos. 

Sondas a 3 y 4 hilos o sondas con compensación.

Para evitar los errores producidos por la resistencia del conductor hay sondas con 3 y 4 hilos.

Básicamente de lo que se trata es de saber cuánta resistencia tenemos en el conductor (midiendo entre los dos terminales +R) y restársela a la resistencia de la sonda -R +R.

Como podemos ver en la tabla para un ejemplo de 100 metros de cable con una sección de 0,25 mm2, tenemos unos 3,6 ºC de error.  Utilizando un tipo de sonda compensada este error quedaría anulado. Tambien se anularía el error producido por las variaciones de temperatura en el conductor.

Se pueden utilizar sondas PT100 a dos hilos en lugar de 3, puenteando las entradas pero lo correcto es que este puente se realice lo más cerca posible de la sonda.

La importancia de una correcta instalación.

Como podemos ver en la tabla, para un incremento de 1ºC sólo se produce un cambio de 0,4 Ω en la sonda. Por este motivo es recomendable realizar todos los empalmes con soldadura de estaño.

Si utilizamos sondas PT100 de dos hilos deberemos calibrar la sonda para compensar la distancia del conductor. Siempre tendremos el error producido por los cambios de temperatura en éste. Podemos decir que el error en la sonda PT1000 es diez veces menor que en la PT100.

Error por calentamiento de la sonda.

Para poder medir el valor ohnmico deberemos aplicar una tensión. Esta tensión produce un calentamiento en la propia sonda produciendo a su vez un error en la medida. En el caso de la sonda PT1000, este calentamiento es diez veces superior. A efectos prácticos no sabría decir de cuánto estamos hablando puesto que parte del calor producido en la sonda es disipado al medio. En este punto es importante la transmisión de temperatura de la sonda al medio.

Como calibrar una sonda de temperatura.

Intentar contrastar una sonda de temperatura con un patrón puede ser una tarea ardua. Quizás, la forma mas simple es introducir la sonda en agua, junto a la sonda patrón, de esta manera evitaremos los problemas ocasionados por estratificaciones y velocidad de respuesta. Lo que de ninguna manera deberíamos hacer es constractar temperaturas con un patrón situando las sondas en diferentes puntos ya que las diferencias pueden llegar a ser considerables.

 

 

Midiendo temperatura I

Algunos datos interesantes en la medida de temperatura:

Errores según norma en sondas de temperatura PT100.

Errores según caracteristicas de fabricante en modulo de entrada PT100 de beckhoff.

Modulos especiales de Beckhoff . Como vemos, en el recuadro marcado en rojo, la versión 0028 presenta un menor error y un mayor resolución.

 Error según fabricante de modulo ADP para PLC FX·U de Mitsubishi para lectura de sondas PT100.

También podemos leer con módulos de 4-20 mA y convertidores. La siguiente figura presenta el máximo error global para un convertidor de PT100 a 4-20mA.

En el caso de leer a través de convertidor tendremos que sumar errores: error en sonda, error en convertidor, error en módulo 4-20mA. La siguiente figura muestra el error según fabricante del módulo KL3454 de Beckhoff.

Otras tecnologías.

Aunque aún estoy un poco verde en este tema, lo voy a estudiar porque me parece interesante. Se trata de la red 1-wire. Son sensores, entre otras cosas de temperatura y humedad, con comunicación 1-wire. La gran ventaja de esto es que en la misma sonda tenemos el sensor, el convertidor a digital y la comunicación. Según el fabricante habla de un ±0.5 ºC de error. Con resulociones de hasta 12 bit (0.0132 ºC).  Os dejo algunos link para abrir boca. Si saco algo en claro ya contaré.

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Maxim

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