Conexión eléctrica de termómetros de resistencia Pt100

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Conexión eléctrica de termómetros de resistencia Pt100

Cuando cambia la temperatura, también cambia la resistencia del sensor de temperatura Pt100.
Para registrar el cambio en la resistencia del Pt100 cuando cambia la temperatura, se aplica una corriente constante al sensor (normalmente entre 1 mA y 3 mA).
Según la ley de Ohm U= R x I, la resistencia de la Pt100 genera una caída de tensión que se mide y analiza.

Ejemplo:
A una temperatura de 0 °C, una resistencia Pt100 tiene una resistencia de 100 ohmios.
Con una corriente de 1 mA, se obtiene una tensión de
U[V]= 100 [Ohm] x 0,001[A]= 0,1 Voltios

Esta caída de tensión debe transmitirse al analizador con la menor pérdida posible. Para ello pueden utilizarse cables de cobre convencionales. Debe tenerse en cuenta que la resistencia de los cables de conexión se incluye en la medición y da lugar a errores de medición, especialmente con cables largos y fluctuaciones de temperatura en los cables de conexión.
Para obtener mediciones precisas, también debe tenerse en cuenta la resistencia del cable dentro del termómetro de resistencia Pt100 (resistencia del termómetro DIN 16160).
Normalmente es bajo y, por lo tanto, a menudo puede pasarse por alto.

Resistencia de los cables de conexión

La resistencia del cable de conexión puede calcularse mediante la siguiente fórmula.

R= ρ x L / A

R= Resistencia del cable [Ohm]
ρ= Resistencia específica del cable [Ohm x mm² /m], cobre: 0,017
L= Longitud total de la línea (es decir, línea de salida y retorno) [m].
A= Diámetro del hilo del cable [mm²]

Ejemplo:
Cable de cobre con conductor de sección transversal: 0,25 mm²
resistencia espec. cobre (a 20°C): 0,017 Ohm x mm²/ m
Distancia entre el sensor y la unidad de evaluación: 30 m (longitud total: añadir las longitudes de los conductos de retorno)
R= 0,017 x (2 x 30 m) / 0,25mm² = 4,08 Ohm

Tenga en cuenta lo siguiente:
La resistencia espec. depende del grado de pureza del cobre y oscila entre 0,017 y 0,018.
Para cálculos exactos, utilice las especificaciones del fabricante del proveedor del cable.

Tipos de conexión Termómetro de resistencia Pt100

Existen varias opciones para conectar el sensor Pt100 a un dispositivo de evaluación.
Se diferencian por el número de cables eléctricos utilizados para conectar el sensor a la unidad de evaluación.
La elección del tipo de conexión puede tener una influencia decisiva en la influencia de la resistencia y las fluctuaciones de temperatura en los cables de conexión y, por tanto, en la precisión de medición del dispositivo de medición de la temperatura.

Conexión de 2 hilos

Bild Pt100-2-Leiter Anschluss

Con la conexión de 2 hilos, se utilizan dos hilos para conectar el sensor Pt100 a la unidad de evaluación. La conexión de 2 hilos es sencilla y económica, pero la resistencia del cable se suma a la resistencia de la Pt100. Esto hace que se muestre una temperatura más alta.
En los analizadores modernos, la resistencia del cable puede compensarse. Sin embargo, las fluctuaciones de temperatura en el cable siguen influyendo en el resultado de la medición.
El uso de un sensor Pt1000 (1000 Ohm a 0 °C) reduce la influencia del cable de conexión en un factor de 10. Un cable con una mayor sección transversal del conductor también reduce la resistencia del cable.

Conexión de 3 hilos

Bild Pt100 3-Leiter Anschluss

Con la conexión de 3 conductores, se utilizan tres conductores idénticos para conectar el sensor Pt100 a la unidad de evaluación. El 3er conductor se utiliza para crear un segundo circuito de medición hacia la unidad de evaluación.
Esto permite determinar y compensar la resistencia del cable de conexión.
El circuito de 3 hilos es un tipo de conexión habitual y ofrece un buen compromiso entre coste y precisión de medición.

Conexión de 4 hilos

Bild Pt100 4-Leiter Anschluss

Con la conexión de 4 hilos, se utilizan cuatro hilos idénticos para conectar el sensor Pt100 a la unidad de evaluación. Dos líneas se utilizan para conectar el sensor y las otras dos líneas se utilizan como líneas de compensación para medir la resistencia de línea de las líneas de conexión.
De este modo, la influencia de los cables de conexión queda totalmente compensada.
El circuito de 4 hilos permite la medición más precisa, pero sólo se utiliza para aplicaciones especiales en las que se requiere una gran precisión debido a los costes más elevados de los cables de conexión adicionales.

Transmisor

Para evitar los problemas de resistencia de los cables, es aconsejable utilizar un transmisor para grandes distancias entre el sensor Pt100 y el dispositivo de evaluación.
Convierte la resistencia del sensor Pt100 cerca del punto de medición en una señal normalizada de 0(4)-20 mA o 0-10 V.
A continuación, esta señal puede transmitirse de forma sencilla y económica a largas distancias mediante una conexión de 2 hilos al dispositivo de visualización.
Los llamados "transmisores de cabezal", que se instalan directamente en el cabezal de conexión de la sonda de temperatura RTD Pt100, son ideales. Como alternativa, también hay disponibles diversos dispositivos para montaje en panel.

Cableado externo del termómetro de resistencia Pt100

La conexión eléctrica de los termómetros de resistencia Pt100 a los analizadores se realiza con:

Cables

La versión con cable o hilos se utiliza normalmente para distancias pequeñas entre el termómetro de resistencia Pt100 y la unidad de evaluación. El cable viene conectado de fábrica de forma permanente al termómetro de resistencia Pt100. Para minimizar la resistencia del cable, éste suele ser de cobre o de otro metal o aleación metálica de alta conductividad.

Tenga en cuenta lo siguiente al seleccionar el cable:
- Sección de cable suficiente para minimizar la resistencia del cable
- Número de hilos según el tipo de conexión deseada (2, 3, 4 hilos) y el número de sensores (1x Pt100, 2x Pt100)
- El cable debe ser suficientemente resistente al calor para soportar las temperaturas, a veces elevadas, cerca del punto de medición.
- Resistencia química suficiente del cable a las condiciones ambientales y, posiblemente, al medio.
- En caso de interferencias electromagnéticas, debe utilizarse un cable apantallado.
Dado que el cable de estos sensores de resistencia se instala en fábrica, el fabricante y el usuario deben aclarar previamente los puntos anteriores.

Colores de cable recomendados según DIN EN 60751
Para simplificar el cableado, se utilizan colores de cable específicos para conectar un sensor Pt100.
Normalmente, se utilizan el rojo y el blanco. En una configuración de 3 hilos, dos hilos son rojos y uno blanco, mientras que en una configuración de 4 hilos, dos hilos son rojos y dos blancos.
Cuando se utilizan dos sondas Pt100, los colores adicionales amarillo y negro o gris se utilizan para la segunda sonda. Esta codificación por colores, definida conforme a la norma DIN EN 60751, ayuda a evitar errores durante la instalación y el mantenimiento.

Descargar tabla de colores de conexión para sondas Pt100

Enchufe

Los termómetros de resistencia Pt100 suelen suministrarse con una amplia variedad de conectores que se utilizan para conectar los sensores a los analizadores. De este modo, los termómetros de resistencia pueden instalarse, sustituirse y conectarse de forma segura con facilidad. Si es necesario sustituir el sensor, basta con desconectar el conector sin tener que cambiar el cableado.
Por ello, los conectores se utilizan a menudo cuando el espacio es limitado (por ejemplo, en ingeniería mecánica) o para su uso en laboratorios con aparatos de medición portátiles. El conector se conecta directamente al accesorio de protección del sensor o, en el caso de sensores con cable, al cable.
El número de clavijas del conector limita las opciones de cableado a 2, 3 ó 4 hilos. Al conectar el conector, debe tenerse en cuenta que los pines del conector se asignan en función del fabricante y, por lo tanto, no siempre es posible un intercambio independiente del fabricante.
En función de la aplicación, existe una amplia gama de tipos de enchufes y fabricantes.

Cabezal de conexión

El termómetro de resistencia Pt100 se suministra de fábrica con un cabezal de conexión. En el cabezal de conexión, el cliente cablea el cable del sensor a un cable de conexión. Para ello se utiliza normalmente un zócalo de conexión cerámico montado en el cabezal. Como alternativa, se puede montar directamente un transmisor en el cabezal, que convierte la señal de resistencia directamente en una señal de salida normalizada.
Algunos de los cabezales de conexión están normalizados en DIN. Permiten la sustitución independiente del fabricante de tomas de conexión o transmisores de cabezal normalizados.
La norma DIN especifica como material el hierro fundido, el aluminio o el plástico.