Cómo realizar una medición de RTD
Medición de temperatura con RTD
Todos los RTD generalmente vienen en una combinación de color de cable rojo y negro o rojo y blanco. El cable rojo es el cable de excitación y los cables negro o blanco son cables de tierra. Si no está seguro de qué cables están conectados a qué lado del elemento resistivo, puede usar un multímetro digital (DMM) para medir la resistencia entre los cables. Si hay una resistencia cercana a 0 Ω, entonces los cables están conectados al mismo nodo. Si la resistencia está cerca de la resistencia de calibre nominal (100 Ω es una resistencia de calibre nominal de RTD común), entonces los cables que está midiendo están en el lado opuesto del elemento resistivo. Además, consulte la especificación RTD para encontrar el nivel de excitación para ese dispositivo en particular.
La mayoría de los instrumentos ofrecen configuraciones de clavijas similares para mediciones RTD. El siguiente ejemplo demuestra una medición de RTD usando un chasis NI CompactDAQ y el módulo NI 9217 RTD (Figura 3). Para sistemas de medición de mayor cantidad de canales, NI proporciona el módulo de entrada RTD PXIe-4357.
Figura 3. Chasis NI CompactDAQ y el Módulo RTD NI 9217
Figura 4 . Módulo RTD PXIe-4357
Un RTD es un dispositivo de medición pasivo; por lo tanto, debe suministrarle una corriente de excitación y luego leer el voltaje en sus terminales. Luego puede transformar fácilmente esta lectura a temperatura con un algoritmo simple. Para evitar el autocalentamiento, que es causado por la corriente que fluye a través del RTD, minimice esta corriente de excitación tanto como sea posible. Básicamente, existen tres métodos diferentes para medir la temperatura utilizando RTD.
Conexión de señal RTD de dos cables
Conecte el cable RTD rojo al positivo de excitación. Coloque un puente desde el pin positivo de excitación al positivo del canal en el dispositivo de adquisición de datos. Conecte el cable RTD negro (o blanco) al negativo de excitación. Coloque un puente desde el negativo de excitación al negativo del canal en el dispositivo de adquisición de datos.
Figura 4. Medición RTD de dos cables
En el método de dos cables, los dos cables que proporcionan al RTD su corriente de excitación y los dos cables a través de los cuales se mide el voltaje del RTD son los mismos.
La forma más sencilla de tomar una lectura de temperatura con un RTD es utilizando el método de dos cables; sin embargo, la desventaja de este método es que si la resistencia del conductor en los cables es alta, el voltaje medido, VO, es significativamente más alto que el voltaje que está presente en el RTD mismo. El NI 9217 no admite configuraciones de medición de dos cables.
Conexión de señal RTD de tres cables
Conecte el cable RTD rojo al positivo de excitación. Coloque un puente desde el pin positivo de excitación al canal positivo en el dispositivo de adquisición de datos (Nota: Este paso no es necesario con el NI 9217; conecta internamente estos dos canales, vea a continuación). Conecte uno de los cables RTD negros (o blancos) a la excitación negativa y el otro al canal negativo.
La Figura 5 muestra las conexiones externas para la medida, así como los pines para el módulo NI 9217 RTD. El positivo de excitación está conectado a RTD0 + porque el NI 9217 lo conecta internamente al terminal de excitación.
Figura 5. Medición RTD de tres cables
Conexión de señal RTD de cuatro cables
Para conectar este RTD, simplemente conecte cada uno de los cables rojos en el lado positivo del elemento resistivo al positivo de excitación y al positivo del canal en el dispositivo de adquisición de datos. Conecte los cables negros (o blancos) en el lado negativo del elemento resistivo a la excitación y el canal negativo en el dispositivo de adquisición de datos. Los dos cables adicionales de un RTD de dos cables aumentan la precisión alcanzable. La Figura 6 muestra las conexiones externas para la medida, así como los pines para el módulo NI 9217 RTD.
Figura 6. Medición RTD de cuatro cables
El método de cuatro hilos tiene la ventaja de no verse afectado por las resistencias de los conductores porque se encuentran en una ruta de alta impedancia que atraviesa el dispositivo que realiza la medición de voltaje; por lo tanto, obtiene una medición mucho más precisa del voltaje a través del RTD.
Consideraciones sobre el ruido RTD
Las señales de salida RTD normalmente se ejecutan en el rango de milivoltios, lo que las hace susceptibles al ruido. Los filtros de paso bajo están comúnmente disponibles en los sistemas de adquisición de datos RTD y pueden eliminar efectivamente el ruido de alta frecuencia en las mediciones RTD. Por ejemplo, los filtros de paso bajo son útiles para eliminar el ruido de la línea eléctrica de 60 Hz que prevalece en la mayoría de los entornos de laboratorio y plantas.
También puede mejorar significativamente el rendimiento de ruido de su sistema amplificando los voltajes RTD de bajo nivel cerca de la fuente de señal. Debido a que los niveles de voltaje de salida de RTD son muy bajos, debe elegir una ganancia que optimice los límites de entrada del convertidor de analógico a digital (ADC).
Como ver la medición: NI LabVIEW
Una vez que haya conectado el sensor al instrumento de medición, puede usar el software de programación gráfica LabVIEW para visualizar y analizar los datos según sea necesario.
Figura 7. Medición de LabVIEW RTD