Puente de Wheatstone Práctica 4

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA                                        LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Fecha: 8/11/2023

PUENTE DE WHEATSTONE

Práctica 4

De la Cruz Caiza Jessica Aracely

e-mail: jdel19@est.ups.edu.ec

RESUMEN: El desarrollo de está práctica tuvo como objetivo el implementar y diseñar un circuito transmisor de corriente con las condiciones indicadas implementando acondicionadores de señal.

1. OBJETIVO

Diseñar circuitos transmisores de corriente a partir de amplificadores operacionales para la aplicación en las prácticas de laboratorio.

1. MARCO TEÓRICO

Un puente de Wheatstone es un circuito eléctrico que se utiliza para medir una resistencia eléctrica desconocida equilibrando dos patas de un circuito puente, una de las cuales incluye el componente desconocido. El circuito está compuesto por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medición. El principal beneficio del circuito es su capacidad para proporcionar mediciones extremadamente precisas.

El puente de Wheatstone fue inventado por Samuel Hunter Christie en 1833 y mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. El puente también se puede utilizar para medir capacitancia, inductancia, impedancia y otras cantidades, como la cantidad de gases combustibles en una muestra, con un explosímetro. El puente Kelvin es una variación del puente de Wheatstone que está especialmente adaptado para medir resistencias muy bajas.

Otras variaciones del puente de Wheatstone incluyen el puente Carey Foster, el puente Kelvin y el puente Maxwell, que se pueden utilizar para medir diferentes tipos de resistencias cuando el puente fundamental de Wheatstone no es adecuado. El puente de Wheatstone también se utiliza en medidas con galgas extensométricas para mostrar comportamientos no lineales entre la resistencia y el voltaje de salida. El puente, junto con un amplificador operacional, se puede utilizar para medir parámetros físicos como temperatura, voltaje y luz.

Para la adaptación de señal utilizando un puente de Wheatstone en un circuito activo está disponible lo siguiente:

El uso de circuitos activos junto con el puente de Wheatstone,

Como circuito de adaptación, permite introducir una ganancia en el sistema que mitiga la pérdida de linealidad y por tanto la necesidad de reducir la sensibilidad cuando se quiere trabajar con valores elevados variando en la resistencia del sensor.

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[pic 1]

Figura 1: Puente de Wheaststone.

1. Ventajas y desventajas del puente de Wheatstone

Ventajas

• Precisión en la medición: El puente de Wheatstone es uno de los circuitos más precisos para medir resistencias desconocidas.
• Amplia gama de aplicaciones: El puente de Wheatstone se puede utilizar para medir impedancias, capacitancias e inductancias, y es ampliamente utilizado en instrumentación electrónica.
• Adaptabilidad: El puente de Wheatstone se puede modificar para medir diferentes tipos de resistencias cuando el puente de Wheatstone fundamental no es adecuado.

Desventajas

• Necesidad de ajuste preciso: La medición con el puente de Wheatstone puede ser lenta debido a la necesidad de un ajuste preciso.
• Limitaciones en la medición de resistencias muy bajas o muy altas: El puente de Wheatstone no es adecuado para medir resistencias muy bajas o muy altas.
• Costo: El puente de Wheatstone puede ser más costoso que otros métodos de medición de resistencias.

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B. 1 RTD pt100

Un Pt100 RTD (detector de temperatura de resistencia) es un sensor de temperatura que utiliza un elemento sensor de temperatura de platino de 100 ohmios. Es adecuado para aplicaciones en un rango de temperatura de -200 °C a 600 °C, pero se usa más comúnmente en el rango de -50 °C a +250 °C. El sensor Pt100 se puede utilizar en diversas aplicaciones, como calentamiento de procesos industriales, uso en laboratorios de investigación y desarrollo, esterilización de equipos y procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos. El sensor Pt100 es conocido por su precisión, repetibilidad y estabilidad, lo que lo convierte en una opción popular para medir la temperatura en procesos industriales y de laboratorio. El sensor Pt100 está disponible en diferentes configuraciones de cables, incluidas configuraciones de 2, 3 y 4 cables, y se usa ampliamente en circuitos de detección RTD. El estándar europeo para RTD Pt100 exige que el sensor tenga una resistencia eléctrica de 100,00 ohmios a 0 °C y un coeficiente de resistencia a la temperatura (TCR) de 0,00385 ohmios/ohm/°C entre 0 y 100 °C. El sensor Pt100 se utiliza comúnmente junto con paneles de control de temperatura y otros sistemas de control y medición de temperatura. [1]

[pic 2]

Figura 2: 1 RTD pt100

1.  MATERIALES Y EQUIPO

-Fuentes de voltaje

-Multímetro

-Resistencias 1k Ω,3k Ω,8k Ω,100 Ω, 60 Ω.

-LM741

-1 RTD pt100

-Protoboard

-Cautín

-Termómetro digital

1. DESARROLLO Y PROCEDIMIENTO

• Diseñe, simule y construya un transmisor de temperatura que entregue de 4 a 20 mA ante rangos de temperatura de 30 a 80 grados centígrados. Emplee un sensor de temperatura RTD pt100, un acondicionador de señal con puente de Wheatstone y un convertidor de voltaje a corriente.

-Tomando en cuenta la relación de grados centigrados °C, voltaje de salida Vin:

Tabla 1: Voltaje de salida del sensor LM35 por °C.

-Para calcular el puente de wheatstone para el sensor de temperatura RTD Pt100, con los valores de la resisstencia:

[pic 3]

-Tal que Rg= 1 kΩ, por lo que su grafica es la siguiente:

[pic 4]

Figura 3: Gráfica de °C y voltaje de salida del puente Weaststone.

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