La temperatura es uno de los principales parámetros físicos. Es importante medirlo y controlarlo tanto en la vida cotidiana como en la producción. Hay muchos dispositivos especiales para esto. El termómetro de resistencia es uno de los instrumentos más comunes utilizados activamente en la ciencia y la industria. Hoy le diremos qué es un termómetro de resistencia, sus ventajas y desventajas, y también comprenderemos los diversos modelos.
Contenido
Área de aplicación
termómetro de resistencia es un dispositivo diseñado para medir la temperatura de medios sólidos, líquidos y gaseosos. También se utiliza para medir la temperatura de sólidos a granel.
El termómetro de resistencia ha encontrado su lugar en la producción de gas y petróleo, la metalurgia, la energía, la vivienda y los servicios comunales y muchas otras industrias.
¡IMPORTANTE! Los termómetros de resistencia se pueden utilizar tanto en entornos neutros como agresivos. Esto contribuye a la difusión del dispositivo en la industria química.
¡Nota! Los termopares también se utilizan en la industria para medir temperaturas, aprenda más sobre ellos en nuestro artículo sobre termopares.
Tipos de sensores y sus características.
La medición de temperatura con un termómetro de resistencia se realiza utilizando uno o más elementos sensores de resistencia y conectando alambres, que se ocultan de forma segura en una funda protectora.
La clasificación del vehículo se produce precisamente según el tipo de elemento sensible.
Termorresistencia metálica según GOST 6651-2009
De acuerdo a GOST 6651-2009 distinguen un grupo de termorresistencias metálicas, es decir, TS, cuyo elemento sensible es una pequeña resistencia hecha de alambre o película metálica.
Medidores de temperatura de platino
Los Platinum TS se consideran los más comunes entre otros tipos, por lo que a menudo se instalan para controlar parámetros importantes. El rango de medición de temperatura se encuentra de -200 °С a 650 °С. La característica está cerca de una función lineal. Uno de los tipos más comunes es pt100 (Pt - platino, 100 - significa 100 ohmios a 0 ° C).
¡IMPORTANTE! La principal desventaja de este dispositivo es el alto costo debido al uso de metales preciosos en la composición.
Termorresistencias de níquel
Los TS de níquel casi nunca se utilizan en la producción debido al estrecho rango de temperatura (de -60 °С a 180 °С) y dificultades operativas, sin embargo, cabe señalar que tienen el coeficiente de temperatura más alto 0,00617 ºC-1.
Anteriormente, dichos sensores se usaban en la construcción naval, sin embargo, ahora en esta industria han sido reemplazados por vehículos de platino.
Sensores de cobre (TCM)
Parecería que el rango de uso de los sensores de cobre es aún más estrecho que el de los de níquel (solo de -50 °С a 170 °С), pero, sin embargo, son el tipo de vehículo más popular.
El secreto está en el bajo costo del dispositivo. Los elementos sensores de cobre son simples y de uso sencillo, y también son excelentes para medir bajas temperaturas o parámetros relacionados, como la temperatura del aire en el taller.
Sin embargo, la vida útil de un dispositivo de este tipo es corta y el costo promedio de un TS de cobre no es demasiado alto (alrededor de 1 mil rublos).
Termistores
Los termistores son termómetros de resistencia cuyo elemento sensor está hecho de un semiconductor. Puede ser un óxido, un haluro u otras sustancias con propiedades anfóteras.
La ventaja de este dispositivo no es solo un alto coeficiente de temperatura, sino también la capacidad de dar cualquier forma al producto futuro (desde un tubo delgado hasta un dispositivo de unas pocas micras de largo). Por regla general, los termistores están diseñados para medir la temperatura de -100 °С a +200 °С.
Hay dos tipos de termistores:
- termistores - tener un coeficiente de resistencia de temperatura negativo, es decir, con un aumento de temperatura, la resistencia disminuye;
- positores - tener un coeficiente de temperatura de resistencia positivo, es decir, a medida que aumenta la temperatura, también aumenta la resistencia.
Tablas de calibración para termorresistencias
Las tablas de graduación son una cuadrícula de resumen mediante la cual puede determinar fácilmente a qué temperatura el termómetro tendrá una cierta resistencia. Tales tablas ayudan a los trabajadores de la instrumentación a evaluar el valor de la temperatura medida de acuerdo con un cierto valor de resistencia.
Dentro de esta tabla, hay designaciones especiales de vehículos. Puedes verlos en la línea superior. El número significa el valor de resistencia del sensor a 0°C, y la letra es el metal del que está hecho.
Para designar metal, utilice:
- P o Pt - platino;
- METRO - cobre;
- norte - Níquel.
Por ejemplo, 50M es un RTD de cobre, con una resistencia de 50 ohmios a 0 °C.
A continuación se muestra un fragmento de la tabla de calibración de termómetros.
| 50M (ohmios) | 100M (ohmios) | 50P (ohmios) | 100P (ohmios) | 500P (ohmios) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 ºC | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °C | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °C | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °C | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Clase de tolerancia
La clase de tolerancia no debe confundirse con el concepto de clase de precisión. Con la ayuda de un termómetro, no medimos y vemos directamente el resultado de la medición, sino que transferimos el valor de resistencia correspondiente a la temperatura real a las barreras o dispositivos secundarios. Por eso se ha introducido un nuevo concepto.
La clase de tolerancia es la diferencia entre la temperatura corporal real y la temperatura que se obtuvo durante la medición.
Hay 4 clases de precisión TS (desde los más precisos hasta los dispositivos con mayor error):
- AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO;
- PERO;
- B;
- DE.
Aquí hay un fragmento de la tabla de clases de tolerancia, puede ver la versión completa en GOST 6651-2009.
| Clase de precisión | Tolerancia, °С | Rango de temperatura, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| Cobre TS | Platino TS | Níquel TS | ||
| Automóvil club británico | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | de -50 °С a +250 °С | - |
| PERO | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °С a +120 °С | de -100 °С a +450 °С | - |
| A | ±(0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °С a +200 °С | de -195 °С a +650 °С | - |
| DE | ±(0,6 + 0,01 |t|) | de -180 °С a +200 °С | de -195 °С a +650 °С | -60 °С a +180 °С |
Diagrama de conexión
Para saber el valor de la resistencia, se debe medir. Esto se puede hacer incluyéndolo en el circuito de medición. Para esto, se utilizan 3 tipos de circuitos, que difieren en la cantidad de cables y la precisión de medición lograda:
- circuito de 2 hilos. Contiene un número mínimo de cables, por lo que es la opción más económica. Sin embargo, al elegir este esquema, no será posible lograr una precisión de medición óptima: la resistencia de los cables utilizados se agregará a la resistencia del termómetro, lo que introducirá un error según la longitud de los cables. En la industria, este esquema rara vez se usa. Se usa solo para mediciones donde la precisión especial no es importante y el sensor está ubicado muy cerca del convertidor secundario. 2 hilos se muestra en la imagen de la izquierda.
- circuito de 3 hilos. A diferencia de la versión anterior, aquí se agrega un cable adicional, conectado brevemente a uno de los otros dos de medición. Su objetivo principal es la capacidad de obtener la resistencia de los cables conectados y restamos este valor (compensar) del valor medido del sensor. El dispositivo secundario, además de la medida principal, mide adicionalmente la resistencia entre hilos cerrados, obteniendo así el valor de la resistencia de los hilos de conexión del sensor a la barrera o secundario. Dado que los cables están cerrados, este valor debería ser cero, pero de hecho, debido a la gran longitud de los cables, este valor puede alcanzar varios ohmios.Además, este error se resta del valor medido, obteniendo lecturas más precisas, debido a la compensación de la resistencia de los cables. Tal conexión se usa en la mayoría de los casos, ya que es un compromiso entre la precisión requerida y un precio aceptable. 3 hilos representada en la figura central.
- circuito de 4 hilos. El objetivo es el mismo que cuando se usa el circuito de tres hilos, pero la compensación de errores está en ambos cables de prueba. En un circuito de tres hilos, se supone que el valor de resistencia de ambos cables de prueba es el mismo, pero de hecho puede diferir ligeramente. Al agregar otro cuarto cable en un circuito de cuatro cables (cortocircuitado al segundo cable de prueba), es posible obtener por separado su valor de resistencia y compensar casi por completo toda la resistencia de los cables. Sin embargo, este circuito es más costoso, ya que se requiere un cuarto conductor y, por lo tanto, se implementa en empresas con fondos suficientes o en la medición de parámetros donde se necesita una mayor precisión. esquema de conexión de 4 hilos se puede ver en la imagen de la derecha.
¡Nota! Para un sensor Pt1000, ya a cero grados, la resistencia es de 1000 ohmios. Puede verlos, por ejemplo, en una tubería de vapor, donde la temperatura medida es de 100-160 ° C, lo que corresponde a unos 1400-1600 ohmios. La resistencia de los cables, dependiendo de la longitud, es de aproximadamente 3-4 ohmios, es decir prácticamente no afectan el error y no tiene mucho sentido usar un esquema de conexión de tres o cuatro cables.
Ventajas y desventajas de los termómetros de resistencia.
Como cualquier instrumento, el uso de termómetros de resistencia tiene una serie de ventajas y desventajas. Considerémoslos.
ventajas:
- característica casi lineal;
- Las medidas son bastante precisas (error no más de 1°С);
- algunos modelos son baratos y fáciles de usar;
- intercambiabilidad de dispositivos;
- estabilidad laboral.
Defectos:
- pequeño rango de medición;
- la temperatura limitante bastante baja de las medidas;
- la necesidad de utilizar esquemas de conexión especiales para una mayor precisión, lo que aumenta el costo de implementación.
Un termómetro de resistencia es un dispositivo común en casi todas las industrias. Es conveniente medir bajas temperaturas con este aparato sin temor a la exactitud de los datos obtenidos. El termómetro no es muy duradero, sin embargo, el precio razonable y la facilidad para reemplazar el sensor cubren este pequeño inconveniente.
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