Sensores RTD y el misterio de las fuentes de corriente de voltaje Vs

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Muy bien, gente, sé que hay un número decente de hilos sobre los sensores RTD (termómetros de resistencia. La mayoría está asociada con los de tipo platino). Primero, permítame asegurarle que luego le mostraré que he pasado por los hilos. He leído lo suficiente como para saber que hay varias formas de hacer las cosas, pero me cuesta entender el why.

Todavía estoy atascado con esta idea de que la forma clásica de medir un sensor de RTD es usar una medición radiométrica de una resistencia RTD y una resistencia de referencia, junto con una corriente de excitación proporcionada por una fuente de corriente.

Esto es un gran todo, pero realmente no puedo ver por qué nos ayuda en comparación con una fuente de voltaje de bajo voltaje. La medida radiométrica en la situación descrita clásicamente se usa porque permite que cualquier deriva en la fuente actual sea rastreada por la resistencia de referencia y eliminada como error.

Según esa misma medida, el hecho de que una fuente de voltaje tenga una deriva en el voltaje y la corriente de excitación debido al cambio de las resistencias, no debería importar, ya que está ejecutando la belleza de una medición ratiométrica.

Otras ideas: (1) Tal vez a las personas les gusta que pueda obtener un error de calentamiento interno lineal más claro con una fuente de corriente. (2) ¿A las personas les gustan las complicaciones de las fuentes de corriente, aunque la forma más fácil de hacer una implica primero una referencia de voltaje? (3) Estoy perplejo. (4) Mucha gente dice que "¡la fuente actual es la forma clásica!" pero luego los fabricantes de chips sólidos como MAX31865 se dan vuelta y siguen usando referencias de voltaje y no fuentes de corriente.

Las preguntas de Stackexchange se referían a sensores de RTD pero solo vagamente relevantes: Mejora del filtrado y la lectura del sensor RTD - > Circuito clásico decente para sensores RTD, pero no muy concluyente aquí. Fuente de corriente única con cargas paralelas para muchos sensores RTD - > Más discusión de IDT. Funciona como otra instancia de personas que dicen usar una fuente de voltaje o que usan una fuente actual, pero no hay una explicación clara de por qué .

Las preguntas de Stackexchange sobre sensores de RTD pero no son muy relevantes: Lectura del sensor de temperatura RTD resistencia de RTD a la temperatura

Intercambio de pila sobre la fuente de corriente frente a la fuente de voltaje, pero nada relacionado con la medición: fuente de voltaje contra fuente de corriente

Cualquier claridad sería apreciada. Gracias.

Actualizaciones: Al leer más, he visto las afirmaciones generales "Las fuentes actuales a menudo son el tipo preferido de fuente de excitación, ya que proporcionan una mejor inmunidad al ruido".

Pero parece que la buena gente de aquí me está asegurando [interpretaciones personales] que la razón subyacente por la que no tengo claro por qué la fuente de corriente frente a la fuente de voltaje sería importante en una medición ratiométrica es porque en una medición radiométrica realmente no materia.

    
pregunta Tomek

3 respuestas

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En realidad, el chip que mencionas tiene algo cerca de una fuente de corriente, porque están midiendo el voltaje a través del resistor de referencia, no les importa si cambia un poco. Como la resistencia (conectada a la polarización de 2 V) es 4x el valor de 100 ° C del RTD y el RTD solo cambia en un 30-40% para un rango de +/- 100 ° C, la corriente de es constante en aproximadamente 10 % a un (muy alto) 4mA para Pt100 y 0.4mA para un Pt1000. Esa es una corriente mucho más alta que la que se usa normalmente en aplicaciones de precisión, por lo que el autocalentamiento es una fuente definitiva de error.

Tomemos un ejemplo: desea medir la temperatura de 0 a 100 ° C y tiene una fuente de corriente de 0,8 mA. Supongamos que es una curva Pt100 DIN (\ $ \ alpha = 0.00385 \ $).

El voltaje en el RTD será de 80mV a 0 ° C y 110.8mV a 100 ° C, para un rango de 30.8mV. Por lo tanto, un error de 0.1 ° C (supongamos que es nuestro error permitido debido a la electrónica) representaría un voltaje de 30.8uV, y sería 0.027% de la escala completa.

Si compensa la resistencia de base de 100 ohmios del sensor con una resistencia estable (es fácil obtener una resistencia que sea mucho más estable que una fuente de voltaje o corriente), y si asumimos que el error es relativamente insignificante, entonces Todavía tenemos el presupuesto de error de 30.8uV, pero ahora solo tenemos que tener una precisión de 0.1% en nuestra medición (casi 4 veces mejor). Un buen ADC puede ser comparable a un divisor de resistencia de precisión en mediciones ratiométricas, y de eso depende el chip MAX. Además, no están disparando con la mayor precisión posible, solo algo viable.

Si estuviera pensando en utilizar un circuito con, por ejemplo, una fuente de voltaje de 160 mV y una resistencia de 100 ohmios en serie para medir la corriente, tendría que cambiar sustancialmente la corriente a través del sensor (por lo que obtendría menos resolución en grados a altas temperaturas para una resolución determinada o un piso de ruido), y el autocalentamiento aumentaría considerablemente a bajas temperaturas en lugar de aparecer como una temperatura de compensación fija (relativamente). Una tensión alta V con una resistencia en serie grande R se comporta igual que una fuente de corriente imperfecta de I = V / R con una impedancia de salida igual a esa R (Thevenin).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Si estás haciendo una medición de relación, entonces no importa. (Siempre uso una fuente de voltaje porque es más fácil. Por lo general, en un puente) Si tuviera un solo elemento, podría estar tentado a correr una corriente conocida a través de él y medir el voltaje, para determinar la resistencia. Como cómo un DMM mide la resistencia.

Editar: normalmente uso el RTD como parte de un bucle de control. Un lado del puente es el voltaje del punto de ajuste y el otro el RTD, con un amplificador de instrumentos que mide la diferencia ... la señal de error para el bucle.

    
respondido por el George Herold
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Cualquier RTD decente debe tener una tabla de valores o le da la ecuación de Callendar-Van-Dusen . Esto significa que si usa una fuente de corriente de (por ejemplo) 1 mA, la resistencia del RTD se traduce directamente a mili voltios; un cambio de 1ohm se convierte en un cambio de 1mV.

Si, en cambio, usa una fuente de voltaje y una resistencia, esta relación ya no es cierta. No es un gran problema en estos días porque el software puede marcar los números para que signifiquen lo que quiera, pero hace años era más importante tener un sistema analógico. Linealidad para minimizar el post procesamiento.

    
respondido por el Andy aka

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