RTD – Detector de Temperatura por Resistencia: Construcción, Variedades, Trabajo y Funciones

Detector de Temperatura por Resistencia o RTD: Construcción, Trabajo, Variedades, Ventajas, Desventajas y Funciones

La temperatura desempeña una función importante dentro de la eficiencia de cualquier sistema eléctrico y digital. Existen numerosos sensores utilizados para observar la temperatura, como el termistor, el termopar, el RTD (detector de temperatura por resistencia), etc. En este artículo vamos a hablar de la IDT.

Como todos sabemos, los conductores conocen el cambio de su resistencia eléctrica cuando cambia su temperatura. El RTD aprovecha esta propiedad para traducir la temperatura a la resistencia eléctrica proporcional que simplemente se va a medir.

¿Qué es el RTD «Detector de Temperatura por Resistencia»?

El RTD o detector de temperatura por resistencia es un sensor {eléctrico} que se utiliza para medir la temperatura del entorno midiendo el cambio de resistencia eléctrica de un hilo metálico.

Detector de temperatura por resistencia RTD

El hilo metálico se conoce como sensor de temperatura, cuya resistencia varía con la temperatura. La resistencia se mide utilizando todos los demás sistemas para traducirla en temperatura. Tiene una precisión excesiva y trazos lineales en comparación con otros sensores de temperatura.

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Precepto de funcionamiento del detector de temperatura por resistencia

El sistema de RTD funciona sobre el precepto de que la resistencia de un conductor cambia como consecuencia de un cambio de temperatura. Como todos sabemos, la resistencia de un conductor dado con tamaño «l» y espacio «a» viene dada por;

R = ρ l / a

El lugar

  • R = Resistencia del cable
  • ρ = Resistividad del tejido
  • l = tamaño del cable
  • a = área de la sección transversal del cable

ρ es la resistividad del tejido que se mide en ohm-cm. Depende del tipo de materiales, además de su temperatura. Por la razón de que el tamaño y el mundo del cable permanecen fijos durante todo el funcionamiento de la RTD, la resistencia se convierte en el rendimiento de la temperatura solamente. Debido a este hecho, la resistencia de un acero a una temperatura determinada «t» viene dada por

Rt = Ro (1 + αt)

El lugar

  • Rt = Resistencia a la temperatura t
  • Ro = Resistencia a una temperatura de referencia
  • α = Coeficiente de temperatura

El valor de la resistencia depende de α, el coeficiente de temperatura. Es completamente diferente para los distintos metales. Debido a este hecho, estos metales son los más adecuados para el ingrediente RTD que tiene el mejor valor α.

Construcción de la IDT

Un detector de temperatura por resistencia o RTD se fabrica enrollando materiales resistivos alrededor de una base de mica. El tejido utilizado se arrastra directamente a un buen cable para calmar el tiempo de la RTD. El hilo se enrolla en forma helicoidal y cada uno de sus terminales se introduce en el mismo aspecto. El ingrediente está protegido por un estuche o funda de acero cromado. Hay un aislante entre el ingrediente y la vaina exterior.

Construcción de la RTD

El ingrediente está diseñado en forma helicoidal para reducir las consecuencias como consecuencia de la presión sobre él. Como todos sabemos, la resistencia de un hilo depende de la temperatura, además del tamaño del hilo. Debido al aumento térmico, el tamaño del hilo mejora con la temperatura, lo que influye además en la resistencia temporal. Esto provoca un error en el estudio, ya que deseamos que la temperatura varíe la resistencia y no la presión corporal sobre el hilo. Debido a este hecho, el ingrediente está diseñado en forma helicoidal.

La vaina protectora exterior está fabricada con Inconel, una aleación hecha de níquel, hierro y cromo. Tiene magníficas propiedades anticorrosivas para proteger el ingrediente interior de los ambientes agresivos. Es un magnífico conductor del calor que pronto alcanza la temperatura del entorno y lo transmite al ingrediente.

Tipos de RTD basados principalmente en la Construcción

Película RTD Skinny

El ingrediente de la RTD Skinny Film se fabrica depositando una capa de piel de materiales delicados para la temperatura, como el níquel, el platino y el cobre, sobre el sustrato aislante. El tejido se talla directamente en una muestra para cumplir la temperatura requerida. A continuación, los terminales se conectan al ingrediente y una funda protectora cubre el ingrediente para su almacenamiento.

RTD de película fina

RTD de hilo

El ingrediente de la RTD de hilo se fabrica a partir de una bobina helicoidal. Es el tipo de diseño más utilizado. El ingrediente del hilo se construirá en dos tipos.

  • El tipo de diseño más común es que el ingrediente de la herida esté empaquetado en el aislante, además de la vaina protectora. Se utilizan materiales cerámicos aislantes.
  • El tipo opuesto tiene el ingrediente enrollado alrededor de un núcleo aislante con un material aislante adicional para proteger el ingrediente. Esta construcción se utiliza para funciones específicas.

Configuración de los cables

La RTD debe estar conectada a algún tipo de circuito o sistema de medición de resistencia para poder medir la temperatura. Dado que el estudio de la temperatura depende de la resistencia del ingrediente, cualquier resistencia indeseable similar a la del cable y la conexión proporciona al estudio un error. Para compensar este error, se utilizan varios tipos de configuraciones de cables, similares a los de 2 hilos, 3 hilos, 4 hilos y 2 hilos con bucle de compensación.

2 Cables

En el sistema de configuración de 2 hilos, se conecta un solo hilo conductor a cada extremo del ingrediente de la RTD. Los cables se utilizan para conectar el ingrediente RTD al sistema de medición. Debido a que el sistema mide la resistencia de todo el circuito, que además contiene la resistencia de cada hilo conductor 1 y 2, el estudio de la temperatura contiene errores como consecuencia de ello. Probablemente el estudio siempre será mayor que la temperatura exacta.

configuración de RTD de 2 hilos

Esta es la configuración más fácil de utilizar. Debido al inconveniente mencionado anteriormente, se utiliza en funciones, la localización no requiere excesiva precisión.

Para eliminar la resistencia del plomo, se utilizan los siguientes ajustes.

3 Cables

La configuración de tres hilos presenta un conjunto de tres hilos conductores conectados entre el ingrediente RTD y el sistema de medición. Se utilizan dos hilos conductores para conectar un aspecto del ingrediente RTD al sistema de medición, mientras que un solo hilo conductor se utiliza para conectar un aspecto diferente. El tercer hilo ayuda a compensar el error como consecuencia de la resistencia del hilo conductor. Es la configuración de RTD más utilizada comercialmente como consecuencia de sus lecturas rápidas y correctas.

configuración de RTD de 3 hilos

El tamaño de los tres hilos conductores y el tipo de materiales utilizados son idénticos. Los cables 1 y 2 se utilizan para medir toda la resistencia, es decir, la resistencia del ingrediente RTD y los cables 1 y 2 también. Mientras que las derivaciones 1 y 3 se utilizan para medir la resistencia de los hilos conductores únicamente. Así, la resistencia del plomo se resta de la resistencia total para obtener lecturas de temperatura extra correctas.

Sin embargo, las lecturas sólo pueden ser correctas si los tres cables tienen la misma resistencia. En cualquier otro caso es probable que haya algunos errores. Para eliminar este error a cero, se utiliza la configuración de 4 hilos.

4 Cables

La configuración de la RTD de 4 hilos tiene dos hilos conductores conectados a cada lado del ingrediente de la RTD, con lo que se consigue una conexión completa de 4 hilos conductores. Tiene esencialmente las lecturas de temperatura más correctas, sin embargo su configuración es cara y el tiempo de respuesta es bastante lento. Se utilizan en los laboratorios, la precisión del lugar es de suma importancia.

configuración de RTD de 4 hilos

Los cables conductores suelen estar marcados como 1, 2, 3 y 4, tal y como se demuestra en la determinación. El sistema de medición conecta los 4 hilos conductores. Los cables exteriores 1 y 2 se utilizan para pasar la corriente fija a través del ingrediente RTD, mientras que los cables interiores 2 y 3 se utilizan para medir la tensión a través del ingrediente. Las lecturas de tensión se utilizan para calcular la resistencia del ingrediente utilizando la legislación de Ohm V = IR.

configuración de 2 cables con bucle de compensación

configuración de RTD de 2 hilos con bucle de compensación

En esta configuración, hay un bucle cerrado adicional de los hilos conductores denominado bucle de compensación. Este bucle separado se utiliza para medir la resistencia de los cables conductores. Debido a este hecho, el tejido y el tamaño del bucle son idénticos a los de los dos hilos conductores opuestos. Sin embargo, esta metodología no se utiliza.

Tipos de materiales utilizados en la construcción de la IDT

El ingrediente de la RTD consiste en un acero puro cuya resistencia eléctrica es inmediatamente proporcional al cambio de temperatura, es decir, su resistencia aumentará con el incremento de la temperatura y viceversa. La resistencia se transforma directamente en una señal de tensión que representa el valor proporcional de la temperatura.

Casi todos los conductores muestran un cambio de resistencia cuando cambia su temperatura. Sin embargo, no parecen ser tan importantes como consecuencia de su bajo coeficiente de temperatura. Sin embargo, hay metales específicos que tienen propiedades que proporcionan una mayor eficiencia y rasgos lineales. Deben poseer los siguientes rasgos para ser utilizados como ingrediente de IDT.

  • Tendrá que tener un coeficiente de temperatura excesivo para ofrecer un cambio de resistencia excesivo por diploma de temperatura.
  • Deberá tener una relación lineal entre la temperatura y la resistencia.
  • Debe mostrar repetibilidad, es decir, su resistencia no debe cambiar para una temperatura similar durante un periodo de tiempo.
  • Deberá ser robusto.
  • Debe ser capaz de soportar la temperatura que se mide.

Curva de temperatura-resistencia de la RTD

El ingrediente de la RTD suele estar fabricado con metales con coeficientes de temperatura optimistas similares al platino, el níquel, el cobre o una aleación de níquel. Estos suministros presentan estabilidad además de un coeficiente de temperatura excesivo.

Cobre

El cobre revela trazos lineales con un coeficiente de temperatura comparativamente excesivo, es decir, un cambio de resistencia excesivo por diploma de temperatura. Sin embargo, su temperatura de trabajo es baja con poca precisión. Es más barato que otros componentes, por lo que se utiliza en funciones en las que no se necesita una precisión y una variación de temperatura excesivas, como los bobinados de los motores, etc.

Níquel

El níquel presenta el mejor coeficiente de temperatura de todos los componentes de la RTD. Sin embargo, la relación entre la temperatura y la resistencia es mucho menos lineal. Esto termina en una disminución de la precisión. Su temperatura varía más que la del cobre, pero disminuye en comparación con la del platino. Al tener una precisión decreciente, se utiliza como consecuencia de su valor más barato en comparación con el platino.

Platino

El platino revela esencialmente los rasgos más lineales de los tres. Ofrece un funcionamiento a distintas temperaturas con una precisión y repetibilidad excesivas. Tiene un coeficiente de temperatura excesivo, pero es costoso en comparación con otros componentes de la RTD. Los componentes RTD de platino se utilizan generalmente en funciones industriales.

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Ventajas y desventajas de la IDT

Beneficios

Estas son algunas de las ventajas de la IDT

  • Es posible que funcione a distintas temperaturas.
  • Sus lecturas son constantes y extremadamente repetibles a una temperatura excesiva.
  • Son resistentes a la corrosión y los mejores para los ambientes excesivos.
  • Tiene características extra lineales.
  • Tiene una magnífica precisión en un rango de temperaturas.
  • Es seguro y tiene una vida útil prolongada con mediciones de temperatura excesivas.
  • La RTD se construye, se coloca y se cambia de forma sencilla.
  • Posiblemente medirá la temperatura diferencial.
  • Son adecuados para vigilar zonas lejanas.

Desventajas

A continuación se enumeran algunas desventajas de la IDT

  • Requiere un suministro de corriente.
  • Su precisión depende del bienestar de la batería.
  • Se genera calor como consecuencia de las pérdidas de I2R en el interior del ingrediente, también llamado autocalentamiento, que inflige un error en la medición, lo que afecta a la precisión.
  • Tiene un gran tamaño, por lo que es incapaz de percibir la temperatura en factores pequeños.
  • Se ve afectado por los golpes y las vibraciones del cuerpo.
  • Tiene una temperatura de trabajo restringida, que varía en comparación con el termopar.
  • Tiene un valor preliminar mejor que el del termopar.
  • Tiene un complicado circuito de funcionamiento o unidad de acondicionamiento de la señal.
  • Requiere un circuito externo para funcionar de forma similar a un circuito de puente con influencia.
  • Tiene poca sensibilidad y un tiempo de respuesta más lento.

Funciones del IDT

La RTD se utiliza habitualmente para controlar la temperatura constante en numerosas funciones. Algunas de estas funciones se indican a continuación.

  • Se utiliza en funciones en las que se requiere la gestión de la temperatura del lugar.
  • Se utiliza en zonas alejadas, en lugares donde es difícil entrar.
  • Se utiliza para medir la temperatura del motor y el consumo de aire en el automóvil.
  • En numerosos procesos industriales, como la alimentación y la fabricación, se utiliza para observar la temperatura.
  • En numerosas electrónicas de potencia, médicas y militares se utiliza la RTD.
  • Además, se utiliza en diversos instrumentos de comunicación y de medición de la temperatura.

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