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Laboratório de integridade da medição com RTD

Explore a relação entre resistência e tensão de um RTD de platina IEC 60751, mova o marcador no gráfico e verifique os efeitos da fiação, do autoaquecimento e da resolução do ADC.

°C
°C
Modelo de excitaçãoCadeia de sinais
mA
Modelo da fiaçãoErros práticos
Ω
Ω
Hipóteses térmicas e do ADCLaboratório de integridade
°C/mW
°C
V

Tensão versus resistência do RTD

Azul mostra o sinal ideal do sensor. Âmbar inclui o efeito da fiação; clicar ou arrastar seleciona o mesmo ponto do controle acessível por teclado abaixo.

IEC 60751 · α 0.00385
Sensor idealCom efeito dos fios
80.306 Ω108.754 Ω137.202 Ω165.65 Ω194.098 Ω66.65 mV101.94 mV137.23 mV172.52 mV207.81 mVTemperatura: 72.7 °CTensão de saída: 128.149 mVTensão de saída
72.68 °C
-50 °C100 °C250 °C
Temperatura no marcador72.68 °C
Resistência do sensor128.099 Ω
Tensão de saída128.149 mV
Sensibilidade em tensão382.4359 µV/°C
R(T)=R0[1+AT+BT2+C(T−100)T3]R(T)=R_0[1+AT+BT^2+C(T-100)T^3]
VRTD=IEXCRRTDV_{RTD}=I_{EXC}R_{RTD}
ΔTself=IEXC2RRTD θ\Delta T_{self}=I_{EXC}^2R_{RTD}\,\theta

Orçamento de erros da fiação, do calor e da conversão

Cada contribuição é referida à temperatura selecionada para comparar até mesmo pequenos efeitos dos fios ou do ADC com a tolerância da classe do RTD.

Decisão de projeto
Resistência aparente128.149 Ω
Erro de temperatura devido aos fios0.13 °C
Tolerância nominal da classe do RTD±0.66 °C
Autoaquecimento estimado+0.05 °C
Resolução nativa do ADC0.1317 °C/LSB
Estimativa conservadora da soma dos erros±0.91 °C
Avaliação da fiaçãoA diferença de resistência dos fios na ligação de 3 fios consome menos de um quarto da tolerância nominal do sensor nesta temperatura.

Cadeia de medição dentro dos limitesO ponto selecionado permanece dentro da referência do ADC e do limite de autoaquecimento. Esta é uma estimativa de projeto, não um resultado de calibração.

A soma dos erros é intencionalmente conservadora; não é um cálculo estatístico de incerteza. A classe de precisão depende da construção do RTD e da faixa de temperatura declarada. Use a ficha técnica e um sistema calibrado para a aceitação final.

O que significam as classes AA, A, B e C?

A classe define o erro nominal permitido do RTD em graus Celsius. Nas fórmulas, usa-se o módulo da temperatura medida em °C.

Classe AA±(0.10 + 0.0017 × |t|) °C

Tolerância nominal mais estreita; use apenas quando a construção e a faixa de temperatura qualificadas do RTD permitirem.

Classe A±(0.15 + 0.002 × |t|) °C

Opção de alta precisão para cadeias de instrumentação controladas com uma faixa de temperatura documentada.

Classe B±(0.30 + 0.005 × |t|) °C

Referência industrial comum; escolha padrão quando a especificação do sensor indicar classe B.

Classe C±(0.60 + 0.010 × |t|) °C

Permite erro maior quando a robustez pesa mais que a exatidão absoluta.

As fórmulas representam tolerâncias nominais da IEC 60751; nem todo RTD físico atende a todas as classes de −200 a +850 °C. Verifique se o sensor é de fio bobinado ou filme fino e a faixa de classe declarada pelo fabricante.

A corrente atende aos limites de resolução e autoaquecimento?

O limite inferior atende ao passo de temperatura desejado na saída direta do ADC, considerando a menor inclinação do RTD na faixa. O limite superior protege o sensor na resistência máxima.

Análise dos compromissos
°C/LSB
ADC LSB50.3548 µV
Corrente mínima para resolução1.391 mA
Corrente máxima por autoaquecimento1.135 mA
Corrente sugerida equilibrada—
Ganho diferencial sugerido26.1×
Sem faixa viável para ADC diretoO passo desejado no ADC direto entra em conflito com o limite de autoaquecimento. Relaxe um dos limites, escolha RTD com R₀ maior ou use ganho analógico adequado.

O ganho sugerido usa 90% da excursão ideal do sinal e pressupõe remoção segura do offset do RTD. Verifique separadamente faixa de modo comum, exatidão da referência, ruído, filtragem e falhas.

Guia de medição de IDT

Projete uma cadeia de sinal RTD que preserva a precisão

Um RTD não produz temperatura de saída direta: sua resistência é excitada, realizada através de cabeamento, convertida em tensão e digitalizada. Uma boa escolha do sensor pode, portanto, perder precisão em seus leads, autoaquecimento ou resolução insuficiente do ADC.

Método e hipóteses

A ferramenta aplica a relação nominal IEC 60751 Callendar-Van Dusen, com α = 0,00385, para Pt50 através de perfis Pt1000. Em seguida, transforma a resistência em tensão através de uma fonte de corrente ou divisor ratiométrico. Comparando sinais ideais e aparentes converte a resistência do cabo em erro de temperatura no ponto de cursor escolhido.

Entradas a verificar

Sensor e alcance reais

Escolha o R₀ do sensor realmente adquirido: Pt100, Pt500 e Pt1000 produzem tensões diferentes sob a mesma corrente. Limite o gráfico à faixa útil do produto. O cálculo padronizado cobre −200 a +850 °C, mas a construção física do sensor pode ter limites menores.

Cabo e ligação

No modo de 2 fios, ambas as resistências de chumbo adicionam diretamente ao RTD. No modo de 3 fios, a ferramenta assume leads de compensação correspondentes e mostra o resíduo de sua incompatibilidade. No modo de 4 fios, o modelo remove idealmente o erro de chumbo sem ocultar erros de medição-eletrônica.

Aquecimento e digitalização

Insira o coeficiente de autoaquecimento publicado para a instalação real, não um valor genérico. Verifique também a referência ADC, profundidade de bits e ruído de corrente: um LSB teórico não é uma resolução utilizável se o ruído ou o deslocamento excedem.

Procedimento recomendado

  1. 1Selecione o tipo de platina, intervalo de temperatura e modo de excitação, então mova o cursor da curva para inspecionar os pontos críticos nessa faixa.
  2. 2Comparar erro de chumbo, auto-aquecimento e tolerância de classe na mesma temperatura; em seguida, decidir se 2 fios permanece aceitável ou 3-/4-fio sensoria é necessário.
  3. 3Use a janela de excitação para detectar um conflito entre resolução direta e aquecimento, então valide ganho, ruído, referências e falhas com o esquema e protótipo.

Exemplo de decisão

Com um Pt100 a 1 mA, cada ohm dos cabos pode representar vários graus, dependendo da temperatura. Uma ligação de 2 fios com 1 Ω por condutor adiciona cerca de 2 Ω e pode consumir ou exceder a tolerância da classe B. A ligação de 3 fios com condutores equivalentes reduz o erro à diferença residual; 4 fios são preferíveis quando se exige exatidão rastreável.

Limites a ter em mente

A curva é nominal, não um certificado de calibração. Não modela deriva, umidade, gradientes térmicos, resistência ao contato variável, ruído ou não linearidade/modo comum. As classes IEC também dependem da construção de fios ou de filmes finos e da faixa declarada pelo fabricante.

Perguntas frequentes

Por que escolher Pt1000 sobre Pt100?

Na mesma corrente, um Pt1000 fornece cerca de dez vezes a tensão e inclinação de um Pt100, tornando a resolução ADC mais fácil e erro de chumbo relativamente menor. Em troca, pode restringir a corrente de excitação para preservar o auto-aquecimento e não substitui uma boa interconexão.

O 3-wire sempre cancela o erro do cabo?

Não. Ele idealmente compensa duas derivações com igual resistência e uma extremidade frontal destinada para essa topologia. Diferenças de comprimento, calibre, temperatura ou contatos deixam um erro residual, que o laboratório deliberadamente expõe.

Referências para consulta

  • Referência dos métodos: IEC 60751 para as classes de curva nominal e precisão; folha de dados RTD para o coeficiente de autoaquecimento, construção e faixa qualificada; folha de dados ADC para o ruído, deslocamento e limites de modo comum.

Conteúdo educativo original, revisado pela última vez em 20 de agosto de 2026 quanto à clareza técnica. Antes de energizar ou fabricar o circuito, confira as folhas de dados, as normas aplicáveis e o seu projeto.