View
449
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 1/10
INFORME1. DATOS INFORMATIVOS
Nombre: Vinicio Salguero
Nivel: 6º “A” Especialidad: Electrónica e Instrumentación
2. TEMARTD
3. OBJETIVOSGeneral
Diseñar un medidor de temperatura utilizando una PT100; implementando el AD620 y
presentar en LCD.
Específicos Construir un puente de Wheatstone con una PT100; equilibrarlo para que nos entregue
un voltaje de 0 a 5V. Ingresar las señales necesarias ingresarlas al AD620 y encontrar la ganancia que nos
ayude a encontrar el voltaje requerido.
Programar el PIC16F877A y que nos entregue una visualización en LCD.
4. EQUIPOS Y MATERIALES RTD (PT100)
Resistencias
PIC16F877A
LCD 16x2
5. CONOCIMIENTOS PREVIOS
RTD
Los detectores de temperatura resistivos (RTD) son sensores de temperatura basados en la
variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. Su símbolo es el siguiente, en el
que se indica una variación lineal con coeficiente de temperatura positivo.
Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los electrones y
reduciéndose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayoragitación, y mayor resistencia.
La variación de la resistencia puede ser expresada de manera polinómica como sigue a
continuación. Por lo general, la variación es bastante lineal en márgenes amplios de temperatura.
donde:
R0 es la resistencia a la temperatura de referencia T 0
ΔT es la desviación de temperatura respecto a T 0 (ΔT = T − T 0)
α es el coeficiente de temperatura del conductor especificado a 0 °C, interesa que sea de
gran valor y constante con la temperatura
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 2/10
Los materiales empleados para la construcción de sensores RTD suelen ser conductores tales
como el cobre, el níquel o el platino. Las propiedades de algunos de éstos se muestran en la
siguiente tabla:
De todos ellos es el platino el que ofrece mejores prestaciones, como:
alta resistividad… para un mismo valor óhmico, la masa del sensor será menor, por lo que
la respuesta será más rápida
margen de temperatura mayor
alta linealidad
sin embargo, su sensibilidad (α) es menorUn sensor muy común es el Pt100 (RTD de platino con R=100 Ω a 0 °C). En la siguiente tabla se
muestran valores estándar de resistencia a distintas temperaturas para un sensor Pt100 con
α=0.00385Ω / Ω / K .
VENTAJAS DE LOS SENSORES RTD Margen de temperatura bastante amplio.
Proporciona las medidas de temperatura con mayor exactitud y repetitividad.
El valor de resistencia del sensor RTD puede ser ajustado con gran exactitud por elfabricante (trimming), de manera que su tolerancia sea mínima. Además, éste será
bastante estable con el tiempo.
Los sensores RTD son los más estables con el tiempo, presentando derivas en la medida
del orden de 0.1 °C/año.
La relación entre la temperatura y la resistencia es la más lineal.
Los sensores RTD tienen una sensibilidad mayor que los termopares. La tensión debida a
cambios de temperatura puede ser unas diez veces mayor.
La existencia de curvas de calibración estándar para los distintos tipos de sensores RTD
(según el material conductor, R0 y α), facilita la posibilidad de intercambiar sensores entre
distintos fabricantes.
A diferencia de los termopares, no son necesarios cables de interconexión especiales nicompensación de la unión de referencia.
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 3/10
Puente de Wheatstone
Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente.
Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de
ellas la resistencia bajo medida.
DescripciónEn la siguiente figura, Rx es la resistencia cuyo valor queremos determinar, R1, R2 y R3 son
resistencias de valores conocidos, además la resistencia R2 es ajustable. Si la relación de las dos
resistencias del brazo conocido (R1/R2) es igual a la relación de las dos del brazo desconocido
(Rx/R3), el voltaje entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna
entre esos dos puntos C y B.
Para efectuar la medida lo que se hace es variar la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de
equilibrio. La detección de corriente nula se puede hacer con gran precisión mediante el
galvanómetro A. La dirección de la corriente, en caso de desequilibrio, indica si R2 es demasiado
alta o demasiado baja.
Cuando el puente está construido de forma que R3 es igual a R2, Rx es igual a R1 en condición de
equilibrio.(corriente nula por el galvanómetro).
Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:
Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede ser
determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el
equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro.
De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable, la corriente
que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este
procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor.
El Amplificador de instrumentación AD620Al implementar un amplificador de instrumentación con componentes discretos, es muy difícil
encontrar componentes que sean “del mismo valor” como es el caso de las resistencias, o bienque el voltaje de offset sea muy cercano a cero en el caso de los amplificadores operacionales.
El amplificador de instrumentación de circuito integrado es un circuito que está construido
internamente de manera muy similar al circuito siguiente.
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 4/10
Sin embargo en la fabricación de este circuito los componentes fueron diseñados para tener solo
pequeñas variaciones, las cuales hacen que el circuito funcione de manera adecuada en amplios
rangos de ganancia y voltajes de operación. Adicionalmente muchos de los amplificadores de
instrumentación durante su producción cuentan con un control de calidad donde se prueban las
características de operación de los amplificadores de instrumentación.
Un amplificador de alta relación costo/desempeño, es el amplificador AD620 del cual podemos
mencionar las siguientes características generales:
La ganancia de voltaje es de 1 a 10,000
La ganancia se coloca utilizando una sola resistencia
Opera con voltajes BIPOLARES de +- 2.3 a +- 18 volts
Disponible en empaquetado de 8 pines
Consumo de 1.3 mA
El desempeño en DC es excelente ya que solo tiene un máximo de 50 uV de offset
Desvío máximo de 0.6 uV/°C
En AC tiene un ancho de banda de 120 Khz. con una ganancia de 100
Dentro de las aplicaciones donde se utiliza se encuentran:
Instrumentación médica
Basculas electrónica
Amplificación de transductores
Etc.
El diagrama de terminales se presenta a continuación:
El diagrama de terminales corresponde a un amplificador de instrumentación donde la salida está
dada por la ecuación:
Donde:
El voltaje de entrada es el voltaje diferencial entre las terminales –IN y +IN
La ganancia AV está dada por la ecuación
PIC16F877ASe denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes
actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación
digital de diferentes dispositivos.
Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos; las
instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros, es decir, los datos
que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes funcionesdel microcontrolador.
)( IN IN
V V AV Vo
14.49
G R
k AV
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 5/10
Los microcontroladores se programan en Assembler y cada microcontrolador varía su conjunto de
instrucciones de acuerdo a su fabricante y modelo. De acuerdo al número de instrucciones que el
microcontrolador maneja se le denomina de arquitectura RISC (reducido) o CISC (complejo).
Los microcontroladores poseen principalmente una ALU (Unidad Lógico Aritmética), memoria del
programa, memoria de registros, y pines I/O (entrada y/0 salida). La ALU es la encargada de
procesar los datos dependiendo de las instrucciones que se ejecuten (ADD, OR, AND), mientrasque los pines son los que se encargan de comunicar al microcontrolador con el medio externo; la
función de los pines puede ser de transmisión de datos, alimentación de corriente para l
funcionamiento de este o pines de control especifico.
Características Memoria de Programa tipo Flash 8Kx14
Memoria Datos 368 bytes
EEPROM 256 bytes
33 pines de Entrada/Salida
Encapsulado: 40 pines DIP, 44 pines PLCC y 44 pines TQFP
Soporta Xtal 20MHz Voltaje de Operación: 2.0 hasta 5.5VDC
Periféricos 1 Conversor A/D de 10-bits (8 canales)
2 Módulos CCP (Captura, Comparador, PWM)
1 Modulo I2C
1 USART (Puerto Serie)
2 Timers de 8 bits
1 Timer 16 bits
LCD 16x2
6. PROCEDIMIENTO PRÁCTICO
1. Armar un puente de Wheatstone; con distinto valores de resistencias; equilibrándolo detal manera que en los puntos a y b del puente mida 0V; posterior a esto observar el valor
que exista cuando la resistencia variable nos entregue 138.5Ω.
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 6/10
2. Una vez ya conociendo los voltajes que tenemos en el puente de Wheatstone, dicha señal
la enviamos al AD620; debemos tener en cuenta la ganancia que debemos colocar pues lo
ideal sería tener una variación de voltaje de 0V a 5V.
3. La señal analógica que nos entrega el AD620 la ingresamos al PIC16F877A; la cual la
ingresamos al conversor analógico-digital.
4. Finalmente realizar la programación particular para dicho programa y la presentamos de
manera digital en un LCD.
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 7/10
7. ANEXOS
MICROCONTROLADOR Y LCD
PROGRAMACIONDEFINE LCD_DREG PORTBDEFINE LCD_DBIT 0
DEFINE LCD_RSREG PORTB
DEFINE LCD_RSBIT 5
DEFINE LCD_EREG PORTB
DEFINE LCD_EBIT 4
DEFINE ADC_BITS 8
DEFINE ADC_CLOCK 3
DEFINE ADC_SAMPLEUS 50
TRISA=%1
ADCON1=%00001110
DATO VAR BYTE
TEMPBAJ VAR BYTE
TEMPALT VAR BYTE
X VAR BYTE
VENT VAR PORTD.2
CALE VAR PORTD.3LED VAR PORTD.4
ENTER VAR PORTD.5
BSUBIR VAR PORTD.6
BBAJAR VAR PORTD.7
EEPROM 0,[22,26]
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 8/10
INICIO:
FOR X =1 TO 3
HIGH LED
PAUSE 200
LOW LED
PAUSE 200
NEXT
READ 0,TEMPBAJ
READ 1,TEMPALT
SENSAR:
ADCIN 0,DATO
LCDOUT $FE,1,"T.MI T.ACTU T.MA"
DATO=DATO/2
LCDOUT $FE,$C6,DEC DATO,"OC"
LCDOUT $FE,$C0,DEC TEMPBAJ,"OC"LCDOUT $FE,$CC,DEC TEMPALT,"OC"
FOR X=1 TO 50
IF ENTER=0 THEN GRABARLA
PAUSE 10
NEXT
IF DATO<TEMPBAJ THEN CALENTAR
IF DATO>TEMPALT THEN ENFRIAR
LOW CALE: LOW VENT
GOTO SENSAR
CALENTAR:
HIGH CALE: LOW VENT
GOTO SENSAR
ENFRIAR:
HIGH VENT: LOW CALE
GOTO SENSAR
GRABARLA:
GOSUB SOLTAR
GRABAR1:
LCDOUT $FE,1,"PROGRAMAR TEMP"LCDOUT $FE,$C0,"BAJA:",DEC TEMPBAJ,"OC"
PAUSE 100
IF BBAJAR=0 THEN RESTAR1
IF BSUBIR=0 THEN SUMAR1
IF ENTER=0 THEN GRABARA
GOTO GRABAR1
RESTAR1:
GOSUB SOLTAR
IF TEMPBAJ<1 THEN GRABAR1
TEMPBAJ=TEMPBAJ-1GOTO GRABAR1
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 9/10
SUMAR1:
GOSUB SOLTAR
IF TEMPBAJ>40 THEN GRABAR1
TEMPBAJ=TEMPBAJ+1
GOTO GRABAR1
GRABARA:
GOSUB SOLTAR
WRITE 0,TEMPBAJ
GRABAR2:
LCDOUT $FE,1,"PROGRAMAR TEMP"
LCDOUT $FE,$C0,"ALTA:",DEC TEMPALT,"OC"
PAUSE 100
IF BBAJAR=0 THEN RESTAR2
IF BSUBIR=0 THEN SUMAR2
IF ENTER=0 THEN GRABARBGOTO GRABAR2
RESTAR2:
GOSUB SOLTAR
IF TEMPALT<5 THEN GRABAR2
TEMPALT=TEMPALT-1
GOTO GRABAR2
SUMAR2:
GOSUB SOLTAR
IF TEMPALT>50 THEN GRABAR2
TEMPALT=TEMPALT+1
GOTO GRABAR2
GRABARB:
GOSUB SOLTAR
WRITE 1,TEMPALT
GOTO INICIO
SOLTAR:
HIGH LED
PAUSE 150
LOW LEDSOLTAR2:
IF BBAJAR=0 THEN SOLTAR2
IF BSUBIR=0 THEN SOLTAR2
IF ENTER=0 THEN SOLTAR2
PAUSE 100
RETURN
END
5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/informe-rtd 10/10
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La RTD al ser una resistencia de temperatura permite que no sea una variación lineal la cual
toca ser manipulada a través de tablas ya establecidas.
El puente de Wheatstone que se coloca en la RTD debe estar calibrado, lo que permitirá que
cuando ingresa su valor al AD620 nos facilite pues el tener 01V únicamente nos toca obtener
el límite superior. Lo importante de la RTD es que tiene una respuesta rápida con respecto a la temperatura,
esta ayuda que las diferentes industrias tengan un mejor control de estado correspondiendo a
la temperatura.
9. FUENTES DE CONSULTAo http://www.circuitosimpresos.org/2008/06/06/circuito-impreso-de-tacometro-digital/
o http://es.wikipedia.org/wiki/Variador_de_velocidad
o http://lc.fie.umich.mx/~jfelix/Instr_sep05-feb06/AIB/Instru4.htm
o http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010242
o http://www.google.com.ec/url?sa=t&source=web&cd=3&ved=0CCAQFjAC&url=http%3A%2F
%2Fhtml.rincondelvago.com%2Fmotor
Recommended