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Especificaciones - RTD de Película Delgada de Níquel

NMX-CC-9001-IMNC-2015 / ISO 9001:2015 www.waterqualityprobe.com Fecha Actualización: 20200422

DIMENSIONES

TIPO H (mm) L (mm) W (mm) Lc (mm)

Ni100_RTD 0.5 8.5 5.5 1.0

Ni500_RTD 0.5 8.5 5.5 1.0

Ni1K_RTD 0.5 8.5 5.5 1.0

Temperatura de operación:

-RTD: 0 hasta 70 °C

-Modulo: 130°C máxima

Resistencia a corrosión: Buena

Razón de cambio: 1.5 Ω/0.1 °C

Resistencia típica a 0°C:

Modelo Resistencia (Ω) @ 0°C

Ni100_RTD 100

Ni500_RTD 500

Ni1K_RTD 1,000

Aplicaciones:

o Automotriz

o Aviación

o Industrial

o Médica

o Calidad Agua

o Agrícola



Sugerencia de Circuitos de Lectura

Puente de Wheatstone usado para un RTD

Existen diversas formas de realizar la instrumentación de un sensor RTD, se puede utilizar dos, tres

o cuatro puntas, la metodología que se utilice determinará la resolución, y estabilidad de la señal.

El puente Wheatstone, es una forma rápida de medir el cambio de resistencia dada por un sensor

resistivo, la diferencia de potencial generada por este cambio puede ser amplificada por un circuito

amplificador diferencial, o bien utilizar otras etapas de amplificación. Consideremos el siguiente

circuito con el puente de Wheatstone y un amplificador diferencial.

El puente de Wheatstone debe contener los siguientes requisitos:

𝑅1

𝑅𝑅𝑇𝐷=

𝑅2

𝑅3= 1

Teniendo en cuenta un balance la diferencia de potencial resultante (VOUT) es:

𝑉𝑂𝑈𝑇 = (𝑉𝐶 − 𝑉𝐷) = 𝑉𝑅𝑇𝐷 − 𝑉𝑅3

𝑅𝐶 =𝑅𝑅𝑇𝐷

𝑅1 + 𝑅𝑅𝑇𝐷 y 𝑅𝐷 =

𝑅3

𝑅2 + 𝑅3

Tomando en cuenta las ecuaciones anteriores, los valores de R1, R2 y R3 deben tener un valor igual

para tener un balance, además de que deben tener el valor mínimo (más cercano posible) al valor

de la resistencia del sensor RTD.

Los valores de los componentes pasivos para el amplificador diferencial se obtienen usando las

siguientes expresiones:

Consideramos que 𝑉𝑎 = 𝑉𝑏



𝑉𝑏 = 𝑉𝐶 (𝑅𝑔

𝑅𝑥)

Considerando que tenemos resistencias iguales 𝑅𝑔 𝑦𝑅𝑥 el voltaje de salida estará dado por:

𝑣𝑜 =𝑅𝑔

𝑅𝑥(𝑉𝑐 − 𝑉𝐷)

A continuación se muestran dos ejemplos utilizando amplificadores operaciones con diferentes

características eléctricas.

Circuito de lectura para un RTD, usando un OPA2690.

Circuito de lectura para un RTD, usando un LM358.

V+

V+

R11 23k R12 23k

R13 24.8k R14 23k

R15 470k

R1

6 4

70

k

R17 1k

R18 1k

-

++

3

2

9

84

9

U1 OPA2690

+

VS1 5

+

VS2 5

VF1

-

++3

2

1

84

U1 LM358

R2 23k R3 23k

RTD 24k R4 23k

R5 330k

R6 3

30k

R7 1k

R8 1k

VF1

+

VS1 5

V1 5



Diseño de circuito para RTD utilizando amplificadores de instrumentación y

fuentes de corriente como referencia.

Este tipo de circuitos otorga una mayor precisión en la medición, y a través de la excitación dada

por una fuente corriente (REF200) y el amplificador de instrumentación obtendrá una señal para el

ADC. Realizaremos un ejemplo utilizando el amplificador de instrumentación INA326 que

usualmente son usados en RTD con PT100, PT500, PT1000, sin embargo, también puede ser aplicado

a otros RTD tal como se muestra en el diseño de a continuación.

Para calcular la ganancia de salida ideal consideremos la siguiente ecuación (utilizando una RTD

diferente), 𝐼𝑟𝑒𝑓 es obtenido con el REF200:

𝐺 =𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛

(𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑎𝑥 − 𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑖𝑛)𝐼𝑟𝑒𝑓=

4.9 − 0.1

(6.83𝑘Ω − 6.68𝑘Ω)(100𝜇𝐴)= 320𝑉/𝑉

La ganancia del amplificador de instrumentación está definida por:

𝐺𝑎𝑖 =2 ∗ 𝑅2

𝑅1

Con 𝐺𝑎𝑖 podemos despejar R2 y obtener su valor considerando 𝑅1 = 1𝑘Ω

𝑅2 =320𝑉/𝑉(2𝑘Ω)

2= 320𝑘Ω

Idealmente el 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 depende de R3 y la 𝐺𝑎𝑖:

𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑎𝑖 ∗ (𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑖𝑛 − 𝑅3) ∗ 𝐼𝑟𝑒𝑓

Por lo que R3 es:

𝑅3 =𝐺𝑎𝑖 ∗ 𝐼𝑟𝑒𝑓 ∗ 𝑅𝑅𝑇𝐷𝑚𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛

𝐺𝑎𝑖 ∗ 𝐼𝑟𝑒𝑓

𝑅3 =320𝑉/𝑉 ∗ 100𝜇𝐴 ∗ 6.68𝑘Ω − 0.1

320𝑉/𝑉 ∗ 100𝜇𝐴≈ 6.67𝑘Ω

Calculando el valor real de 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 con R3 calculado, se obtiene:

𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.32𝑉

El valor de C2 define la frecuencia de corte del circuito amplificador:

𝑓𝑐 =1

2𝜋 ∗ 𝑅2 ∗ 𝐶2



Entonces C2 con 𝑓𝑐 = 1 𝑘𝐻𝑧:

𝐶2 =1

2𝜋 ∗ 𝑅2 ∗ 𝑓𝑐=

1

2𝜋 ∗ 320𝑘Ω ∗ 1𝑘Hz= 497 𝑝𝐹 ≈ 470 𝑝𝐹

Considerando las ecuaciones anteriores se puede obtener un diseño rápidamente, en caso de

utilizar otro amplificador de instrumentación es necesario ajustarse a la ecuación que define la

ganancia con el fin de tener un diseño que corresponda al amplificador de instrumentación.

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