En publicaciones anteriores en este blog hemos hablado de algunas de las características principales de los sensores de temperatura PT100 y de sus aplicaciones más comunes. En esta ocasión te platicaremos un poco sobre el proceso de medición de temperatura utilizando un sensor de este tipo, un transmisor 4-20 mA y un arduino, un método confiable por su precisión para determinar la temperatura a partir de un RTD.
Antes de comenzar conviene aclarar que los RTD son un tipo de sensores de temperatura resistivos, conocidos también como termómetros a resistencia o termómetros de resistencia. Su modo de funcionamiento se da por la transducción de temperatura basada en la dependencia existente entre la temperatura del material con la resistencia eléctrica del miso. Por lo tanto, este tipo de sensores o termómetros permiten transformar una variación de temperatura en una variación de resistencia eléctrica para facilitar el cálculo del valor de temperatura.
Existen diferentes tipos de sensores RTD pero en general van asociados a montajes eléctricos tipo puente de Wheatstone y generan una señal analógica de 4-20 mA como respuesta a la resistencia eléctrica, que como ya mencionamos, esta relacionada con la temperatura de los materiales. La señal analógica originada se emplea como señal de medida en los sistemas de control para efectuar tal medición, y en el caso de que el sistema emplee un sensor de resistencia de 100ohms conviene emplear otros dispositivos, como un arduino debido a que la determinación de la temperatura a partir de la resistencia puede ser bastante compleja.
La complejidad de la tarea de determinar la temperatura partiendo únicamente de la resistencia de un RTD radica en que la variación que se presenta en la resistencia sólo es de una cuantas décimas de Ohm por cada grado centígrado. Esto implica que para obtener una medición precisa sería necesario ubicar todo el sistema de medición en gabinetes que se encuentren cercanos al sitio de medición, evitando largos cables cuyas características pueden interferir y variar la medida de la temperatura. En los entornos industriales donde se emplean los sensores de temperatura resistivos para la medición de temperatura de materiales esto puede representar un problema, pues lo más común es que el sitio donde se hace la medición esté muy alejado de los equipos, pero para solucionarlo se puede implementar el uso de un transmisor de 4-20 mA.
Lo que hace un transmisor 4-20 mA es un ajuste automático a la resistencia del cable RTD, cosa que es posible gracias a que el transmisor contiene electrónica especializada para la lectura de RTD y se puede ubicar lo más cerca posible a este para evitar interferencias en la medición. El transmisor 4-20 mA usa una tercera terminal y convierte las señales emitidas por el sensor RTD a señales de corriente de un rango de entre 4 y 20 miliamperios y esta señal puede ser enviada por los cables sin que se afecte la señal por la longitud de los mismos.
Hasta este punto el proceso puede resultar bastante simple, sin embargo hay un factor que tenemos que tomar en cuenta para que la lectura de esas señales emitidas en términos de temperatura, y es precisamente la manera en que se convierte la señal de voltaje en grados centígrados. Es aquí donde entra el arduino, una placa programada para realizar la conversión de señales analógicas a digitales facilitando el procesamiento de información sin que los datos arrojados se vean interferidos por otro tipo de señales. El arduino se encarga de convertir la señal de voltaje en temperatura a través de un mapeo de la señal en el que define sus valores mínimos y máximos. Este mapeo y la lectura correspondiente a las señales recibidas arrojan datos en formato ASCII, un formato que puede visualizarse en cualquier terminal para puerto serial.
En sistema de medición de temperatura de este tipo se recomienda emplear un sensor PT100, que es el de resistencia de 100ohms al que nos hemos referido, con un encapsulamiento metálico protector, un transmisor 4-20 mA y un arduino. Al momento en que en el arduino recibe un byte de cualquier valor por el puerto serial realiza la lectura correspondiente y a pesar de que el sistema conectado con estos componentes se encarga de traducir las variaciones de la resistencia a señales de corriente y las unidades empleadas para sus mediciones son ohmios, amperes y voltios, el arduino finalmente interpretará esa información y la arrojará en unidades de medida de temperatura.
Para concluir mencionaremos que los sensores de temperatura resistivos, RTD, ofrecen mediciones confiables. Sin embargo, debido a que los sensores RTD tienen una respuesta lenta a las variaciones de temperatura es posible que su precisión se vea afectada, sobretodo cuando el resto de los elementos que componen el sistema no se encuentran bien calibrados, hablando específicamente del transmisor de temperatura 4-20 mA. Debido a esto se recomienda verificar los componentes del sistema antes de realizar las mediciones y hacer varias pruebas para asegurarse de que la resistencia usada para la lectura de corriente en voltaje para el convertidor analógico sea precisa.
En próximas entradas hablaremos de otras peculiaridades del uso de RTD PT100 para la medición de temperatura. Recuerda que en nuestro catálogo de productos encontrarás sensores de temperatura resistivos de 100ohms y 1000ohms de la más alta calidad. Si tienes dudas acerca de cualquiera de los productos que ponemos a tu alcance no dudes en contactarnos, con gusto te atenderemos.