Principio de funcionamiento del sensor RTD y sus aplicaciones

Los sensores son los dispositivos que utilizan los equipos electrónicos, eléctricos y mecánicos para interactuar con el entorno externo. Se utilizan para medir diversos tipos de fenómenos físicos, como tensiones, corrientes, aceleraciones, etc. Los sensores utilizan diversos principios para medir estas magnitudes físicas. Por ejemplo, el efecto piezoeléctrico se utiliza para medir la tensión y la corriente, el efecto Hall se utiliza para medir la densidad magnética, etc... RTD - Detector de temperatura por resistencia, es un sensor detector de temperatura que utiliza la relación entre la temperatura y la resistencia del conductor para medir la temperatura. Este sensor está sustituyendo rápidamente a los termopares.

¿Qué es un sensor RTD?

El término RTD significa Detector de Temperatura por Resistencia. Este sensor también se conoce como termómetro de resistencia. Este sensor se utiliza para medir la temperatura.

Normalmente, se presentan como una longitud de hilo fino de platino, níquel o cobre, envuelto en un núcleo de cerámica o vidrio. Este sensor utiliza la relación temperatura/resistencia del hilo para medir la temperatura.

Utilizando la relación temperatura vs. resistencia se puede encontrar la cantidad de cambio que se produce en el valor de la resistencia del sensor, para un cambio de grado en la temperatura. El metal de platino tiene una relación resistencia-temperatura estable en una amplia gama de temperaturas.

En el caso del níquel, la cantidad de cambio en la resistencia debido al cambio de temperatura se vuelve no lineal, a una temperatura superior a 300⁰C. En función de su comportamiento, a diferentes rangos de temperatura, se eligen los materiales para fabricar el hilo fino, que se utiliza en la RTD.

Los RTD pueden construirse de diferentes formas y, en algunos casos, son mejores que los termopares en cuanto a estabilidad, precisión y repetibilidad. La RTD requiere una fuente de energía para funcionar. A diferencia del termopar, que utiliza el efecto Seebeck para generar una tensión, el RTD utiliza la resistencia eléctrica.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento del sensor RTD se basa en la relación resistencia-temperatura del material utilizado para su construcción. Se mide la cantidad de cambio que se produce en el valor de la resistencia del material debido a un aumento de la temperatura de un grado y el sensor se calibra en consecuencia.

El elemento resistivo es frágil, por lo que siempre requiere aislamiento. Los cables aislantes están unidos al elemento. Para temperaturas inferiores a 250^oC se utilizan aislantes como el caucho de silicona o el PVC. Como vaina protectora, para alojar el punto de medición y los cables, se utiliza una aleación metálica químicamente inerte a la temperatura.

A partir de la temperatura de 0⁰C hasta un valor de temperatura en el que el cambio es lineal, se considera el rango de temperatura del sensor. Esto depende del material del hilo utilizado en el sensor. Si se utiliza platino, el rango es de hasta 660⁰C. El níquel es adecuado para temperaturas inferiores a 300⁰C.

La aproximación lineal de la relación resistencia-temperatura de los metales entre 0⁰C y 100⁰C se considera como las características significativas del metal que se utiliza como hilo en el sensor.

El coeficiente de temperatura de la resistencia viene dado por

α =(R₁₀₀ -R₀)/ (100⁰C.R₀)

Donde R₀y R₁₀₀ son la resistencia del sensor a la temperatura 0⁰C y 100⁰C respectivamente.

Aplicaciones de la RTD

• El sensor RTD se utiliza en automoción para medir la temperatura del motor, un sensor de nivel de aceite, sensores de temperatura del aire de admisión. En comunicación e instrumentación para detectar la temperatura de los amplificadores, estabilizadores de ganancia de los transistores, etc
• La RTD se utiliza en la electrónica de potencia, la informática, la electrónica de consumo, la manipulación y el procesamiento de alimentos, la electrónica industrial, la electrónica médica, la militar y la aeroespacial.

Ejemplos de RTD

Algunos ejemplos de sensores RTD son el sensor de refrigerante, los sensores de temperatura del aceite de la transmisión, el sensor de temperatura del aire de admisión, los detectores de incendios, etc.

Debido a su precisión y estabilidad, los sensores RTD están sustituyendo rápidamente a los termopares en las aplicaciones industriales. Los RTD pueden dar valores de precisión más altos. Los RTD pueden ser estables durante muchos años en comparación con los termoparque se mantiene estable sólo durante unas horas de uso. Hay RTD presentes en nuestros aparatos cotidianos, como las cafeteras o los teléfonos móviles. ¿Con qué aplicación de la RTD te has encontrado?