Una forma precisa pero relativamente simple de usar las sondas RTD

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Me gustaría construir un termómetro de referencia para verificar y tal vez calibrar otros sensores y planeaba usar una sonda 1/10 DIN RTD para hacer eso. Puede obtener dichas sondas por ~ $ 100 y el error es ≤ ± 0.07C en un rango de -50 ° C a 50 ° C, lo que suena bien. No estoy seguro, sin embargo, si puedo usarlo de manera eficiente sin un conocimiento profundo de electrónica o gastando unos cientos de dólares en un termómetro de referencia como Fluke 1523.

La forma más fácil (y bastante barata) de usar RTDs es MAX31865 (IC para convertir automáticamente RTD resistencia a las lecturas de temperatura), pero la única nota sobre la precisión que puedo encontrar es esta línea de la hoja de datos "Exactitud total en todas las condiciones de operación: 0.5 ° C (0.05% de la escala completa) máx". La escala completa de 0.5 ° C no suena mal, pero no estoy realmente seguro de lo que eso significa para rangos de temperatura más bajos, por ejemplo: cuánto aumentará el error del RTD en el rango de 0-100 ° C cuando se usa MAX31865. Sin ese conocimiento, tampoco sé cuánto gano al utilizar 1 / 10DIN en lugar de la sonda de Clase B.

Entonces, mi pregunta general es: ¿cuál es la forma más fácil de leer con precisión las sondas RTD de precisión con un presupuesto limitado (como $ 50- $ 100 sin incluir la sonda)?

    
pregunta Piotr Sarnacki

2 respuestas

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El MAX31865 parece una muy buena opción. La hoja de datos proporciona especificaciones de precisión más detalladas: la primera página de una hoja de datos generalmente es solo material de marketing.

En la página 3, tenemos algunas especificaciones del ADC: error de escala completa típicamente ± 1 LSB, no linealidad integral típicamente ± 1 LSB y error de desplazamiento a lo sumo ± 3 LSB. Por lo tanto, la salida del ADC estará típicamente dentro de los 4 bits menos significativos del valor correcto. Ya que es un ADC de 15 bits, es un error de \ $ \ frac {4} {2 ^ {15}} \ $ o alrededor de 0.013%. Dado que la resistencia de un RTD es aproximadamente lineal con la temperatura (a 2.73 K / Ω para un PT100 RTD), un error de 0.013% a 273 K corresponde a un error de temperatura de 0.013% * 273 K = 0.036 K. A una temperatura más alta , el error absoluto sería proporcionalmente mayor.

También tenemos algunos gráficos de precisión en la hoja de datos, en la parte inferior de la página 6. Esto brinda una imagen más detallada, y podemos ver que nuestra estimación anterior de un error típico de 0.036 K no está demasiado lejos, aunque El error absoluto no parece crecer linealmente con la resistencia.

En general, el error de 0,5 K en el peor de los casos de la página 1 de la hoja de datos parece muy conservador. Es probable que el error real no sea más que el error inherente al RTD, si de hecho va con un RTD de 1/10 DIN, que tiene un error de como máximo ± 0.07 K de -60 a 50 grados Celsius.

Sin embargo, si sigue las recomendaciones de la hoja de datos, introducirá otra fuente de error: autocalentamiento. La hoja de datos sugiere una resistencia de referencia de 400 Ω para un PT100, lo que da como resultado 4 mA a través del RTD (debido al sesgo de 2 V generado). Se trata de un orden de magnitud por encima de la corriente recomendada para un PT100, por lo que, dependiendo de la sonda RTD que elija, puede usar una resistencia de referencia de aproximadamente 5 kΩ.

La ventaja de una resistencia de referencia más pequeña (y, por lo tanto, una corriente más alta es una mejor inmunidad al ruido), por lo que hay una compensación. Para usarlo como un termómetro de referencia, puede permitirse promediar el ruido durante un tiempo muy largo, por lo que una gran resistencia tiene sentido. En una aplicación industrial, es posible que tenga mucho ruido, pero también una muestra de medición muy grande que pueda absorber el calor generado de manera efectiva, por lo que la resistencia más pequeña tendría sentido.

Resulta interesante que, independientemente de la opción de resistencia de referencia, la tolerancia es muy importante, ya que contribuye directamente al error final. El uso de una resistencia del 0,1% significa que nunca se puede hacer mejor que el error del 0,1% (error de 0,273 K a 0 grados centígrados), por lo que es posible que desee derrochar una resistencia del 0,01%.

    
respondido por el Abe Karplus
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El estándar de la industria para verificar las sondas RTD es un proceso de dos conjuntos.

Paso 1: retire la sonda RTD del sistema e insértela en un bloque seco donde puede configurar diferentes rangos de temperatura. A medida que la sonda pasa por los rangos de temperatura, se lee con un calibrador Fluke certificado.

Paso 2: utilice una fuente de calibrador Fluke certificada y simule la señal RTD en el cableado del proceso donde se instaló el RTD. Esto se simula en el mismo rango de temperatura que el bloque seco.

He considerado algo similar a lo que propones. Pediría una combinación de sonda y medidor RTD de omega.com y certificando el conjunto anualmente para un rango de temperatura determinado. También he considerado comprar resistencias de precisión en todo el rango de RTD que se correspondan con los rangos de temperatura a los que está expuesto mi proceso. Para mí, esta puede ser una forma más rápida de llevar a cabo el Paso 2.

    
respondido por el Tinkerer

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