especificaciones - rtd de película delgada de níquel · diseño de circuito para rtd utilizando...
Post on 19-Jul-2020
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Especificaciones - RTD de Película Delgada de Níquel
NMX-CC-9001-IMNC-2015 / ISO 9001:2015 www.waterqualityprobe.com Fecha Actualización: 20200422
DIMENSIONES
TIPO H (mm) L (mm) W (mm) Lc (mm)
Ni100_RTD 0.5 8.5 5.5 1.0
Ni500_RTD 0.5 8.5 5.5 1.0
Ni1K_RTD 0.5 8.5 5.5 1.0
Temperatura de operación:
-RTD: 0 hasta 70 °C
-Modulo: 130°C máxima
Resistencia a corrosión: Buena
Razón de cambio: 1.5 Ω/0.1 °C
Resistencia típica a 0°C:
Modelo Resistencia (Ω) @ 0°C
Ni100_RTD 100
Ni500_RTD 500
Ni1K_RTD 1,000
Aplicaciones:
o Automotriz
o Aviación
o Industrial
o Médica
o Calidad Agua
o Agrícola
Especificaciones - RTD de Película Delgada de Níquel
NMX-CC-9001-IMNC-2015 / ISO 9001:2015 www.waterqualityprobe.com Fecha Actualización: 20200422
Sugerencia de Circuitos de Lectura
Puente de Wheatstone usado para un RTD
Existen diversas formas de realizar la instrumentación de un sensor RTD, se puede utilizar dos, tres
o cuatro puntas, la metodología que se utilice determinará la resolución, y estabilidad de la señal.
El puente Wheatstone, es una forma rápida de medir el cambio de resistencia dada por un sensor
resistivo, la diferencia de potencial generada por este cambio puede ser amplificada por un circuito
amplificador diferencial, o bien utilizar otras etapas de amplificación. Consideremos el siguiente
circuito con el puente de Wheatstone y un amplificador diferencial.
El puente de Wheatstone debe contener los siguientes requisitos:
𝑅1
𝑅𝑅𝑇𝐷=
𝑅2
𝑅3= 1
Teniendo en cuenta un balance la diferencia de potencial resultante (VOUT) es:
𝑉𝑂𝑈𝑇 = (𝑉𝐶 − 𝑉𝐷) = 𝑉𝑅𝑇𝐷 − 𝑉𝑅3
𝑅𝐶 =𝑅𝑅𝑇𝐷
𝑅1 + 𝑅𝑅𝑇𝐷 y 𝑅𝐷 =
𝑅3
𝑅2 + 𝑅3
Tomando en cuenta las ecuaciones anteriores, los valores de R1, R2 y R3 deben tener un valor igual
para tener un balance, además de que deben tener el valor mínimo (más cercano posible) al valor
de la resistencia del sensor RTD.
Los valores de los componentes pasivos para el amplificador diferencial se obtienen usando las
siguientes expresiones:
Consideramos que 𝑉𝑎 = 𝑉𝑏
Especificaciones - RTD de Película Delgada de Níquel
NMX-CC-9001-IMNC-2015 / ISO 9001:2015 www.waterqualityprobe.com Fecha Actualización: 20200422
𝑉𝑏 = 𝑉𝐶 (𝑅𝑔
𝑅𝑥)
Considerando que tenemos resistencias iguales 𝑅𝑔 𝑦𝑅𝑥 el voltaje de salida estará dado por:
𝑣𝑜 =𝑅𝑔
𝑅𝑥(𝑉𝑐 − 𝑉𝐷)
A continuación se muestran dos ejemplos utilizando amplificadores operaciones con diferentes
características eléctricas.
Circuito de lectura para un RTD, usando un OPA2690.
Circuito de lectura para un RTD, usando un LM358.
V+
V+
R11 23k R12 23k
R13 24.8k R14 23k
R15 470k
R1
6 4
70
k
R17 1k
R18 1k
-
++
3
2
9
84
9
U1 OPA2690
+
VS1 5
+
VS2 5
VF1
-
++3
2
1
84
U1 LM358
R2 23k R3 23k
RTD 24k R4 23k
R5 330k
R6 3
30k
R7 1k
R8 1k
VF1
+
VS1 5
V1 5
Especificaciones - RTD de Película Delgada de Níquel
NMX-CC-9001-IMNC-2015 / ISO 9001:2015 www.waterqualityprobe.com Fecha Actualización: 20200422
Diseño de circuito para RTD utilizando amplificadores de instrumentación y
fuentes de corriente como referencia.
Este tipo de circuitos otorga una mayor precisión en la medición, y a través de la excitación dada
por una fuente corriente (REF200) y el amplificador de instrumentación obtendrá una señal para el
ADC. Realizaremos un ejemplo utilizando el amplificador de instrumentación INA326 que
usualmente son usados en RTD con PT100, PT500, PT1000, sin embargo, también puede ser aplicado
a otros RTD tal como se muestra en el diseño de a continuación.
Para calcular la ganancia de salida ideal consideremos la siguiente ecuación (utilizando una RTD
diferente), 𝐼𝑟𝑒𝑓 es obtenido con el REF200:
𝐺 =𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛
(𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑎𝑥 − 𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑖𝑛)𝐼𝑟𝑒𝑓=
4.9 − 0.1
(6.83𝑘Ω − 6.68𝑘Ω)(100𝜇𝐴)= 320𝑉/𝑉
La ganancia del amplificador de instrumentación está definida por:
𝐺𝑎𝑖 =2 ∗ 𝑅2
𝑅1
Con 𝐺𝑎𝑖 podemos despejar R2 y obtener su valor considerando 𝑅1 = 1𝑘Ω
𝑅2 =320𝑉/𝑉(2𝑘Ω)
2= 320𝑘Ω
Idealmente el 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 depende de R3 y la 𝐺𝑎𝑖:
𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑎𝑖 ∗ (𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑖𝑛 − 𝑅3) ∗ 𝐼𝑟𝑒𝑓
Por lo que R3 es:
𝑅3 =𝐺𝑎𝑖 ∗ 𝐼𝑟𝑒𝑓 ∗ 𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛
𝐺𝑎𝑖 ∗ 𝐼𝑟𝑒𝑓
𝑅3 =320𝑉/𝑉 ∗ 100𝜇𝐴 ∗ 6.68𝑘Ω − 0.1
320𝑉/𝑉 ∗ 100𝜇𝐴≈ 6.67𝑘Ω
Calculando el valor real de 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 con R3 calculado, se obtiene:
𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.32𝑉
El valor de C2 define la frecuencia de corte del circuito amplificador:
𝑓𝑐 =1
2𝜋 ∗ 𝑅2 ∗ 𝐶2
Especificaciones - RTD de Película Delgada de Níquel
NMX-CC-9001-IMNC-2015 / ISO 9001:2015 www.waterqualityprobe.com Fecha Actualización: 20200422
Entonces C2 con 𝑓𝑐 = 1 𝑘𝐻𝑧:
𝐶2 =1
2𝜋 ∗ 𝑅2 ∗ 𝑓𝑐=
1
2𝜋 ∗ 320𝑘Ω ∗ 1𝑘Hz= 497 𝑝𝐹 ≈ 470 𝑝𝐹
Considerando las ecuaciones anteriores se puede obtener un diseño rápidamente, en caso de
utilizar otro amplificador de instrumentación es necesario ajustarse a la ecuación que define la
ganancia con el fin de tener un diseño que corresponda al amplificador de instrumentación.
top related