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Sonda PT-100 + amplificador
#1
Otro hardware que estoy probando es una sonda de alta temperatura PT100 + amplificador de voltaje.

La quiero montar a la salida de la chimenea como control y para, con el tiempo, hacer un recuperador de calor de los gases de la chimenea. No os asustéis, sería una cajera exterior al conducto sin aislamiento que va por dentro de la casa, con un ventilador haciendo circular aire de la casa entre ambas tuberías, controlado por pwm, para mantener la salida de la chimenea, justo antes de donde sale al exterior y cambio a doble pared aislada, por encima de los 150º (para evitar condensaciones, y deterioreos prematuros del conducto), y recuerar todo el calor que se escape de más por ella.

La sonda PT-100 es una vieja conocida en los ambientes industriales, por su robustez y fiabilidad, normalmente asociada a un transductor 4-20mA. Y porque puede medir de valores en torno a -70ºC y hasta 1100ºC.

PT significa que su elemento medidor es un filamento de platino, y 100 significa a a 0ºC tiene una resitencia de 100ohm.

[Imagen: attachment.php?aid=582]

Es una sonda de tipo pasivo, es decir, necesita ser alimentada, normalmente con una corriente constante, y midiendo entre sus 2 entradas varía el voltaje en función (no lineal, pero casi) de su temperatura. Si hicieramos un circuito básico sin amplificación, la resolución de las medidas sería muy mala, de ahí que se necesite el amplificador.

Del amplificador no he encontrado apenas información. Algo tan sencillo como decir por ejemplo que a 100ohm da 1,55V y a 300ohm da 3V hubiera sido suficiente para hacer el adaptador de manera teórica, pero no ha sido posible. He tenido que recurrir al "método científico", al menos para sacar los 100ohm o 0ºC. Pero eso, más adelante.

[Imagen: attachment.php?aid=578]

Os pongo imágen del circuito, un esquema de componentes que aunque no encaja al 100% con el modelo que tengo, se corresponde con el esquema:

[Imagen: attachment.php?aid=579]

[Imagen: attachment.php?aid=581]

Ahora, por lo que veo, es dificil dar con el, parece estar descatalogado, sin embargo he encontrado bastantes para transmisión digital I2C, pero no tenemos forma de conectarlos al arduino.


Empecemos por el conexionado:

La PT100 que he comprado tiene 100mm longitud de medición (para tubo de 200mm), rosca M8, y 3 hilos. Las hay de 2, 3 y 4, pero lo habitual son 3, esto (3 y 4 hilos) se hace para, con la electrónica adecuada, eliminar el error inducido por la resistencia propia de los cables. He visto que se calcula en torno a 1,5ºC por 2m de cable, y como en realidad no necesito tanta precisión, he unido los dos que tienen resistencia 0 (o casi) entre ellos en un pin, y el que da 100ohm entre estos y el, a otro pin. Y he conectado estos dos pines a la entrada del amplifiador.

El amplificador, del lado de la sonda tiene dos pines, que he conectado a los de la sonda.
Del lado del arduino, tiene 3 pines, bien sencillos: +V, GND y SIGNAL. +V a 5V, GND a GND, y SIGNAL a una entrada analógica, recordad que no todas sirven como analógicas y digitales, tiene unas entradas específicas. Se puede ver en cualquier pinout o en la misma APP de DOMUINO especifica si es analógica, digital o ambas.

Una vez realizado el conexionado pasamos a generar una entrada analógica en el arduino, y la asociamos a un sensor Adaptador.

Para calibrarlo, el "método científico" es bien simple:
Se prepara un vaso con agua y hielos y se mete la sonda. Una vez estabilizado el valor analógico, ese valor es 0ºC. En mi caso, 32(00) es 0ºC. Y 32 es 5V x 0,32 = 1,6V.
Se prepara un vaso con agua hirviendo y se mete la sonda. El valor analógico para 100ºC servirá para sacar la rampa. Esto no lo he hecho, pero supongamos que es 45(00), equivaldría a 5V x 0,45 = 2,25V. Bien, para mejorar la precisión del Adaptador habría que extrapolar cuantos ºC necesitaríamos tener para que MaxIN llegara hasta 100. Calculamos qué variación de porcentaje es pasar de 0ºC a 100ºC (13%):

32 ------ 0ºC
45 ---- 100ºC
-------------
13 ---- 100ºC

Y hacemos la regla de 3 de los ºC que nos faltan para llegar al 100%:

13 ---- 100ºC
55 ------ X

X = 55 x 100 / 13 = 423ºC (a sumar a los 100ºC que sería el valor analógico 45)

Entonces, deberíamos configurar el sensor Adaptador para la entrada analógica de la siguietne manera:

Min IN: 32
Max IN: 100
Min OUT: 0
Max OUT: 523
UNidades: ºC

El se encarga de ajustar los valores por encima y por debajo. En mi caso, era un jaleo ponerse a hervir agua y que llegue sin enfriarse a donde tengo la sonda, así que el valor MáxIN lo sacaré con la sonda moontada en la chimenea, y haciendo las medidas con un termómetro de infrarojos que mide hasta 350ºC.

Mi opinión personal, después de probarlo unas horas, viendo un poco su comportamiento, es que el amplificador tiene un rango demasiado grande (creo que no es de 430ºC sino de 1100ºC) y la resolución me ha parecido insuficiente. Y su precisión a la repetición tampoco me parece buena, ya que le da valores distintos en varias ocasiones para la misma temperatura. Estoy empezando a dudar de todo, no se si es el módulo o el arduino que no saca bien los valores, porque también veo inconsistencias en los valores analógicos y sus equivalentes en el Adaptador. El valor analógico 32 a veces da 0ºC, otras 1ºC, 2ºC o 12ºC, cambiando cuando entro en el adaptador y guardo los cambios. Me da la sensación de que se come valores analógicos intermedios, aunque no se a qué puede ser debido.

Pero es una primera impresión, a falta de ir controlando durante unos días para ver su comportamiento comparado con otras sondas de las que ya me fío.

También he visto que hay un error en la APP, en la representación de los valores analógicos. El rango es de 0 (0V) a 100 (5V) Sin embargo, cuando el salto no es un entero (son 1024 pasos lo que mide el ADC), el número representado pasa de tener 2 a 4 dígitos. Es decir, pasar de 32 a 33 no es directo, pasa por 3218 por ejemplo. Y cuando se conecta una entrada analógica a +5V esta marca 10000 en lugar de 100, es como si le faltara el separador decimal entre medio...


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