informe rtd

5/14/2018 Informe RTD - slidepdf.com

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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

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Rtd_simbolo2.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Rtd_simbolo2.jpg



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.



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.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0f/Wheatstone_Bridge.svg





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



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.



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.



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]



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



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



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

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