DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

ASIGNATURA: SENSORES

Unidad I

TEMA: PUENTES DE WHEASTHONE DE 2 HILOS, 3 HILOS Y 4 HILOS.

Docente: Ing. Jos Bucheli

Nombre Estudiantes:

1) Alex Haro

Fecha: 16/ 05/2015

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

PUENTES DE WHEASTHONE DE 2 HILOS, 3 HILOS Y 4 HILOS.

TERMORRESISTENCIAS (RTD)

Un RTD (del ingls: resistance temperature detector) es un detector de temperatura

resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variacin de la resistencia de

un conductor con la temperatura. Su smbolo es el siguiente, en el que se indica una

variacin lineal con coeficiente de temperatura positivo.

Al calentarse un metal habr una mayor agitacin trmica, dispersndose ms los

electrones y reducindose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor

temperatura, mayor agitacin, y mayor resistencia.

La variacin de la resistencia puede ser expresada de manera polinmica como sigue a

continuacin. Por lo general, la variacin es bastante lineal en mrgenes amplios de

temperatura.

Donde:

Ro: resistencia en ohmios a 0 grados Celsius

Rt: resistencia a la temperatura t grados Celsius

Alpha: coeficiente de temperatura de la resistencia.

El mtodo de medicin de la temperatura no es directo, ya que lo que se mide es una

resistencia mediante un puente de Wheastone, luego se lee el valor de la temperatura

correspondiente de tabla de comportamiento de la citada resistencia. Este proceso, en la

actualidad, ya est automatizado, gracias a los sistemas de control avanzados y la

electrnica digital.

El platino encuentra aplicacin dentro de un amplio rango de temperaturas y es el material

ms estable y exacto. En efecto, la relacin resistencia temperatura correspondiente al

alambre de platino es tan reproducible que la termorresistencia de platino se utiliza como

estndar internacional de temperatura desde - 260 C hasta 630 C.

Las termoresistencias de platino tienen normalmente un valor de 100 Ohms a 0C con un

intervalo de 38,5 Ohms.

Su construccin puede hacerse con 2, 3 o 4 cables, segn la necesidad del proceso.

La interconexin entre termorresistencias e Instrumentos se realiza con cable comn de

cobre. En cambio, en el caso de las termocuplas deben emplearse cables especiales de

compensacin, de costo superior.

La magnitud de la corriente de medicin de una termorresistencia es crtica. Si es muy

alta, se produce el auto calentamiento, que aparecer como un error de medicin. En la

Tabla 12 se indican los valores de las corrientes de medicin que pueden circular en

distintos tipos de termorresistencias Pt100 con un auto calentamiento mximo de 0. 1 C.

CONFIGURACIONES

La configuracin A se usa en un circuito bsico bifilar, con una conexin a cada extremo

de la termorresistencia. En este diseo la resistencia de los dos cables de conexin, como

as tambin las variaciones de resistencia con la temperatura ambiente, sern incluidas en

la medicin de la resistencia de la termorresistencia. Este tipo de circuito puede utilizarse

cuando los alambres de conexin son tan cortos que su resistencia es despreciable, por

ejemplo en el caso de conjuntos transmisor-termorresistencia integrales que contienen

tanto la termorresistencia como el circuito de medicin.

La configuracin B es el circuito trifilar estndar. Los conductores que conectan la

termorresistencia al circuito de medicin tienen resistencias cuyos efectos tienden a

cancelarse si dichos alambres tienen la misma longitud, se hallan sujetos a la misma

temperatura y el sistema puente de Wheatstone que utiliza a la entrada el instrumento de

medicin se encuentra casi balanceado.

La configuracin C consiste de cuatro cables de conexin y brinda mejor exactitud que

las configuraciones A y B. Si los cuatro cables de conexin son de idntica seccin,

longitud y material y se hallan sujetos a la misma temperatura ambiente, y si los dos pares

de alambres se encuentran en partes opuestas del circuito puente, las resistencias de los

alambres no tendrn efecto alguno en la medicin de la resistencia de la termorresistencia.

Existen tres tipos de termoresistencias, de acuerdo a su construccin y cableado:

De dos hilos

De tres hilos

De cuatro hilos

Como ya se haba mencionado, la evaluacin, del valor de la resistencia Rt, se hace en un

puente de Wheastone, entonces es aqu, donde se hace importante la diferencia entre

ambos tipos de termoresistencias.

Para las primeras, de dos hilos o bifilar, ser necesario estimar la longitud del conductor

del puente a la resistencia en el punto de toma del proceso, para poder calcular el valor

de la resistencia.

Para las de tres hilos o trifilar, si adems, ajustamos el puente de tal forma que R1/R2=1,

y como la longitud por lado de conductor se hace igual, podremos ajustar el valor de la

resistencia R3 para equilibrio, y ese ser directamente el valor de la resistencia x.

Dado que en equilibrio la ecuacin del puente ser:

R1 / (R3 + K * a) = R2 / (x + K * b)

RTD DOS HILOS O BIFILAR

La RTD simple reemplaza uno de los elementos del puente y causa un desbalance y as

como tambin cambios de resistencia. La salida se lee directamente o es usada para

manejar otro circuito en el transmisor. Si la RTD est localizada a una distancia desde el

transmisor y puente entonces esta conduce por los dos hilos cuando un material ms

econmico es usado para conectar la RTD al puente.Una de las limitaciones de la RTD

de dos hilos es que los hilos conductores aadidos a la resistencia del circuito pueden

causar errores de lectura.

CIRCUITO RTD TRES HILOS O TRIFILAR

Para ayudar a eliminar el error introducido por los hilos conectores se usa comnmente

una RTD de tres hilos con este propsito los efectos de la resistencia de cada uno de los

hilos conductores ( A y B ) son eliminados por el puente debido a que cada uno es la

conexin opuesta del puente. El tercer hilo ( C ) es un conductor de equilibrio. Los tres

hilos unidos no eliminan todos los efectos de los hilos conductores, pero debido a que los

sensores estn localizados justamente cercanos a los transmisores, los efectos de los hilos

conductores son pequeos y la aproximacin provee una exactitud razonable.

CIRCUITO RTD CUATRO HILOS O CUATRIFILAR

La va ms efectiva para eliminar los efectos de los hilos conductores es con cualquiera

de las versiones de cuatro hilos. Es una aproximacin que no requiere puente como se

indica en la figura siguiente, en este mtodo una corriente constante es conectada a dos

de los hilos de la RTD, la cada de voltaje en la RTD es medida en los otros dos

conductores, la cada de voltaje es independiente de los efectos de los hilos conductores.

Bibliografa http://materias.fi.uba.ar/7609/material/S0307MedicionTemperatura2.pdf. (16 de Mayo de

2015). Obtenido de

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http://www.dte.eis.uva.es. (16 de Mayo de 2015). Obtenido de

http://www.dte.eis.uva.es/Docencia/ETSII/SPTP/archivos/old/SistemasPercepcionT2-

2.pdf

http://www.heurema.com. (16 de Mayo de 2015). Obtenido de

http://www.heurema.com/PDF/PDF26-PdWheatstone/PdWheatstone.pdf