Resistencia PT100/PT1000 vs Temperatura
Calcula la resistencia de sensores RTD PT100 o PT1000 a cualquier temperatura usando la ecuación Callendar-Van Dusen.
Fórmula
R(T) = R₀(1 + AT + BT²) for T ≥ 0°C
Referencia: IEC 60751 / ITS-90
Cómo Funciona
Los PT100 y PT1000 son detectores de temperatura (RTD) resistentes al platino que aprovechan la relación predecible entre la temperatura y la resistencia eléctrica del platino. Un sensor PT100 tiene una resistencia nominal de 100 Ω a 0 °C; un PT1000 tiene 1000 Ω a 0 °C. La relación resistencia-temperatura se describe mediante la ecuación de Callendar-Van Dusen (CVD), estandarizada en IEC 60751/ITS-90: R (T) = R( 1 + AT + BT²) para temperaturas ≥ 0 °C, con un término de corrección cúbico adicional C (T − 100) T³ por debajo de 0 °C. Los coeficientes son A = 3,9083 × 10−³ /°C, B = −5,775 × 10～/°C² y C = −4,183 × 10-1-²/°C¹. La sensibilidad aproximada cerca de 0 °C es de 0,385 Ω/°C para PT100 y de 3,85 Ω/°C para PT1000. Los valores de R más altos proporcionan una mejor resolución en los circuitos de medición con bajo nivel de ruido. Los sensores PT100/1000 cubren entre −200 °C y +850 °C con precisiones de hasta ±0,1 °C para la clase AA (IEC 60751).
Ejemplo Resuelto
Problema: Calcule la resistencia de un sensor PT1000 a 150 °C. Solución: 1. R = 1000 Ω (PT1000) 2. T = 150 °C (positivo, utilice CVD de dos términos) 3. A = 3,9083 × 10-1-³, B = −5,775 × 10-1- 4. R (150) = 1000 × (1 + 3,9083×10-1-³ × 150 + (−5,775×10～) × 150²) 5. R (150) = 1000 × (1 + 0.58625 − 0.013) = 1000 × 1,5732 = 1573,2 Ω 6. Sensibilidad a 150 °C: Dr/dt = 1000 × (A + 2 BT) = 1000 × (3,9083 × 10−³ − 2 × 5,775 × 10-1 × 150) = 3,735 Ω/°C Resultado: el PT1000 lee 1573,2 Ω a 150 °C con una sensibilidad de 3,74 Ω/°C.
Consejos Prácticos
- ✓Utilice una conexión de 4 hilos (Kelvin) para eliminar los errores de resistencia de los cables; incluso una resistencia de cable de 0,1 Ω introduce un error de 0,26 °C en un sistema PT100.
- ✓Elija PT1000 en lugar de PT100 cuando la resistencia del plomo sea inevitable (por ejemplo, tendidos de cable largos), ya que la resistencia del plomo es proporcionalmente 10 veces menor.
- ✓Limite la corriente de excitación a 1 mA o menos para mantener el autocalentamiento por debajo de 0,05 °C en instalaciones industriales típicas.
Errores Comunes
- ✗Si se utiliza únicamente la ecuación CVD de dos términos por debajo de 0 °C, el término cúbico C es significativo por debajo de −100 °C y, al omitirlo, se producen errores superiores a 1 °C.
- ✗Ignorando el error de autocalentamiento: una excitación de 1 mA a través de un PT100 de 100 Ω disipa 0,1 mW, lo que puede aumentar la temperatura del sensor entre 0,1 y 0,5 °C, según el montaje.
- ✗Valores confusos del PT100 y del PT1000: al introducir datos de calibración de 100 Ω en un cálculo del PT1000 se produce un error de resistencia de 10 veces mayor.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre PT100 y PT1000?
Ambos utilizan la misma relación resistencia-temperatura del platino. El PT100 tiene un R = 100 Ω y una sensibilidad de ~0,385 Ω/°C; el PT1000 tiene un R = 1000 Ω y una sensibilidad de ~3,85 Ω/°C. El PT1000 proporciona una resolución 10 veces mejor y es el preferido cuando la resistencia al plomo es significativa o cuando se conecta directamente a los ADC del microcontrolador.
¿Qué clase de precisión debo especificar?
La norma IEC 60751 define la clase AA (±0,1 °C a 0 °C), la clase A (±0,15 °C), la clase B (±0,3 °C) y la clase C (±0,6 °C). La clase B es suficiente para la mayoría de las aplicaciones industriales de climatización y procesos; la clase A o AA se utiliza para las referencias de calibración y la monitorización farmacéutica.
¿Puedo usar la ecuación CVD para todos los materiales de RTD?
No. La ecuación CVD con los coeficientes IEC 60751 se aplica únicamente a los RTD de platino puro. Los RTD de níquel y cobre utilizan diferentes ajustes polinómicos. En el caso de los RTD de platino, asegúrese siempre de que los coeficientes coincidan con la norma IEC 60751 o con la norma nacional específica utilizada.
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