Departamento IV

Instrumentação Industrial 1

Experimento 01:

RTDs: Conexão a dois e três fios

Aluno:

Bacharelado em Engenharia de Controle e Automação.

Fevereiro de 2013

Objetivos

Verificar o erro devido às variações na temperatura ambiente, nas conexões a dois e três fios.

Introdução

Através dos cálculos demonstrados em aula, a conexão a 2 fios é definida através ponte de Wheatstone:

Vo=E ∆RtR

+ 2 E∆ RlR

Onde ∆ Rt é a variação em Ω da RTD, E é a tensão da fonte, R é o valor de cada uma das resistências internas da ponte e ∆ RL é a variação da resistência nos fios condutores (em caso de conexão a dois fios).

Se a conexão for a três fios a expressão será:

Vo=E ∆RtR

Procedimentos Experimentais

1. Montar o sistema de medição de temperatura com RTD’s conforme a figura abaixo.

2. Variar a temperatura da água, através do aquecimento resistivo e medir as tensões para as temperaturas indicadas na tabela para conexão a dois fios.

Tágua [ºC]

24 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

V0 [mV]

0 0,03 0,7 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6

Tensão de saída do transmissor de temperatura a dois fios.

3. Com a temperatura máxima do sistema de medição, simular um aumento da temperatura ambiente acrescentando uma resistência de 4,7Ω em serie com casa cabo da RTD e medir o erro desta conexão.

Tágua = 95 °C; Vo1=5,6 mV - Sem ∆ Rl

Tágua = 95 °C; Vo2=7,5 mV - Com ∆ Rl

Erro medido = Vo1- Vo2 = 1,9 mV

4. Montar o sistema de medição para a conexão a três fios e repetir o item 3 do procedimento experimental.

Tágua = 95 °C; Vo1=5,6 mV - Sem ∆ Rl

Tágua = 95 °C; Vo2=5,6 mV - Com ∆ Rl

Erro medido = Vo1- Vo2 = 0 mV

Exercícios

1. Calcular as tensões na conexão a dois fios para as temperaturas indicadas na tabela 1.0, e comparar com os valores medidos (construir os gráficos Vo=f(Tágua));

2. Calcular o erro da conexão a dois fios e comparar o erro medido no item 3 do procedimento experimental;

3. Calcular o quanto representa o aumento da temperatura ambiente com a inserção da resistência de 4,7Ω em série com os cabos da RTD no item 3.0 do procedimento experimental;

4. Fazer a simulação do experimento no proteus e comparar os resultados obtidos com os resultados práticos.

5. Conclusão

Soluções

1. Comparação entre as tensões calculadas e medidas.

Tágua [ºC]

24

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

V0 [mV]calculada

0 0,46

0,85

1,24

1,62

2,01

2,39

2,78

3,16

3,54

3,93

4,31

4,69

5,07

5,45

V0 [mV]medida

0 0,3 0,7 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6

Gráfico

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1

2

3

4

5

6

calculada [mA]medida [mA]

2. Calculo do erro de conexão a dois fios dos valores calculados.

Erro=2∗100∗4,7120000

Erro=1,89mV

3. Calculo da temperatura.

x=95∗1,895,451

x=32,95 ° C

4. Simulação no proteus.

Simulação 2 fios sem ΔRl

5. 6.7.

Simulação 2 fios com ΔRl

Simulação 3 fios sem ΔRl

Simulação 3 fios com ΔRl

5. Conclusão

A partir deste experimento podemos concluir que conexão a dois fios proporciona um erro muito grande, portanto, pouco confiável quando se comparado com uma conexão a três fios.

A diferença entre os valores calculados e os valores medidos deve-se ao fato do ambiente do experimento não ser ideal, isolando-o totalmente do ambiente externo, e dos multímetros não serem de ótima precisão. Devido a esse ambiente do experimento, podemos observar e conferir que os dados simulados se aproximam mais dos dados calculados.