PT100 Resistencia eléctrica de un hilo de metal En general los metales son buenos conductores de la electricidad. Tienen poca resistencia eléctrica. Un hilo de metal tiene una resistencia eléctrica directamente proporcional a su resistividad ρ y al área de su sección transversal e inversamente proporcional a su longitud.
R = ρ×
L s
La resistencia de un metal depende de la temperatura
R = Ro × (1 + αT ) El coeficiente de temperatura del platino es de α = 0,00385
Ω Ωº C
Una característica de los metales es que su resistencia depende de la temperatura, de modo que a mayor temperatura mayor resistencia. Esta característica se expresa como un parámetro llamado coeficiente de temperatura α ; que determina la variación de resistencia del conductor por cada grado de temperatura y por cada ohmio de resistencia. Esta propiedad es ampliamente utilizada para medir la temperatura. Existe una familia de sensores que la utilizan, se denominan RTD "resistencia detector de temperatura". Para su construcción se utilizan distintos metales como el niquel, platino, cobre, hierro. El material que da más exactitud, precisión y menos deriva es el platino. Una Pt100 es un sensor de temperatura consistente en un hilo de platino de modo que a 0 ºC tiene una resistencia de 100 Ω. Una Pt1000 es igual pero su resistencia a 0 ºC es 1000 Ω . Al aumentar la temperatura aumentan su resistencia eléctrica. El coeficiente de temperatura del platino es α = 0,00385 tabla).
Ω . Es un sensor muy lineal (ver Ωº C
Su rango de medida es del orden de -200 °C a 600 ºC. Su exactitud es bastante buena, la tolerancia de su valor nominal Ro puede ser de 0,06 Ω. La velocidad de respuesta depende del formato en que se presente y el fabricante dará su valor en las hojas de datos. Características Es muy lineal Su rango de medida es del orden de -200 °C a 600 ºC Buena exactitud Formatos El hilo de platino generalmente va protegido por una vaina de acero inoxidable, aunque se puede presentar en otros formatos.
Medida de temperatura con Pt100 La forma mas simple de medir con una Pt100, es hacer pasar una corriente constante a través de ella y medir la tensión en sus extremos, como la corriente es fija y la resistencia dependiente de la temperatura, la tensión medida será proporcional a la temperatura.
Si
la
fuente
de
corriente
es
de
1mA,
a
0
ºC
en
el
voltímetro
veremos
1mA ×100Ω = 100milivoltios y a 100 ºC veremos 138,5 milivoltios (tiene aproximadamente 10
veces más sensibilidad que los termopares). Si queremos ver 0 voltios a 0 ºC y 100mV a 100 ºC, es decir leer directamente la temperatura en el voltímetro hay que complicar algo más el acondicionador de señal. Al hacer circular corriente por la Pt100 esta se calienta, lo que introduce un error en la medida, 'error por autocalentamiento". Hay que consultar los datos del fabricante para mantener este error lo más bajo posible según la exactitud que queramos conseguir. Los fabricantes dan tablas para calcular el error cometido según la corriente que circula por la resistencia
La resistencia de los cables, que conecta el sensor al equipo, provoca una caída de tensión (error) al ser atravesados por la corriente. Otro problema que surge habitualmente, es que la Pt100 y el equipo electrónico donde está el acondicionador de señal, están a una cierta distancia, por lo que la pequeña resistencia de los cables que unen el sensor al equipo, provoca una caída de tensión al ser atravesados por la corriente, que supone un error en la medida.
Si el sensor tuviera miles de ohmios la resistencia de los cables sería despreciable, pero como solo tiene 100 Ω la resistencia de los cables no es despreciable. Una solución es hacer una medida a 4 hilos. Medida a 4 hilos En la figura se ve el esquema de medida a 4 hitos.
El medidor no ve la caída de tensión en los cables por los que circula la corriente
V , por lo Rcable
que este no introduce error en la medida. Los cables de medida también tienen resistencia, pero no influyen en la medida, porque por ellos no circula corriente por tanto no cae tensión alguna en ellos. También existen versiones a 3 hitos (más barata). Medida con puente de Wheatstone Otra forma de medir con una Pt100 es utilizar un puente de medida o puente de Wheatstone. Una ventaja que ofrece este método es que a 0 ºC el puente está equilibrado y la medida es 0 voltios y a 100 ºC será 100mV si seleccionamos bien la ganancia del amplificador.