2.11.2 Sistema de Indicacion de Temperatura

Sistemas medidores de temperatura en aviones.
En las aeronaves hay varios tipos de los sensores que pueden ser usados medir la temperatura. El sensor apropiado para el uso depende de la gama de temperaturas a medir yla presición de medida que se quiere. La exactitud de sistema depende de la exactitud del cable para medir la tempertatura y el funcionamiento del ADC (analog to digital converter, convertidor de analogo a digital) solía digitalizar la salida de sensor. En muchos casos como la magnitud de la señal del sensor es bastante pequeña, se requieren ADC de alta resolución. (Sigma-delta) es conveniente para estos sistemas como ellos son dispositivos de alta resolución, y porque ellos a menudo incluyen el trazado de circuito adicional sobre chip, como corrientes de excitación, que requieren en sistemas de medida de temperaturas. Esta nota de aplicación describe los cables para medir la tempertatura disponibles (el termopar, RTD, thermistor, y diodos termales) y el trazado de circuito necesitó al sensor interfacea a un ADC. Esto también explica el funcionamiento requerido del ADC. Los tipos de sensores son:
Los termopares:
Un termopar consiste en dos tipos diferentes de metal. Un voltaje es generado en la unión de los dos metales cuando la temperatura esta por encima de cero; esta magnitud depende de la desviación de la temperatura desde cero hasta el valor dado. Los termopares son pequeños, rugosos, y relativamente baratos, y ellos funcionan sobre una amplia gama de temperaturas. Ellos son sobre todo útiles para hacer medidas de temperaturas sumamente altas (por encima de 2300ºC) en ambientes muy hostiles. Sin embargo, ellos producen sólo millivolts de salida, y por lo tanto requieren una amplificación de precisión para el tratamiento remoto. La sensibilidad varía para los tipos diferentes de termopares, pero esto es típicamente sólo unos microvoltios por grado Celsio, entonces una alta resolución, requieren el ruido bajo ADC para lecturas de temperatura de precisión. Cuando un termopar es unido a las pistas de cobre sobre una tabla de PCB, otra unión de termopar ocurre en el punto donde el termopar se une al cobre. Esto resulta en un voltaje que se opone a el voltaje de termopar. Para compensar este voltaje contrario, otro cable para medir la tempertatura es colocado en la unión de cobre de termopar para medir la temperatura en esta unión. Esto se conoce como unión fría. la siguiente imagen muestra que un sistema de termopar que usa el AD7792/ AD7793 3-canal. El sobre chip en amperios amplifica el voltaje de termopar antes de que sea convertido por el ADC. El voltaje generado por el termopar es influido alrededor de la tierra. El voltaje de excitación sobre chip lo influye hasta dentro de la gama lineal del amplificador, permitiendo al sistema para funcionar de una unica fuente de energía. El bajo ruido y el bajo flujo, sobre el chip, la banda hueca de refrencia asegura la exactitud de la conversión de analógico a digital, y por lo tanto la exactitud del sistema de medida completo de temperaturas.

La temperatura en la unión fría es medida usando una resistencia detectora de temperaturas (RTD) o también llamado thermistor. La resistencia de estos dispositivos varía con la temperatura. Fuentes de corrientes constantes sobre el chip proporcionan las corrientes de excitación requeridas. Una configuración radiométrica es usada para esta medida, es decir la referencia para el ADC también es generada de la misma corriente de excitación la utilización de una resistencia de presicion. La utilización de una configuración ratiometrica hace la medida de la temperatura de unión fría inmune a variaciones en la corriente de excitación porque las variaciones en la corriente de excitación cambiarán tanto voltaje generado por el sensor como la resistencia de precisión por la misma cantidad y por lo tanto no tienen ningún impacto sobre el análogo a la conversión digital.
Resistencias detectoras de temperatura (RTD).
La resistencia de RTDS varía con la temperatura. los elementos típicos usados para RTDS son el níquel, el cobre, y el platino, con 100 y 1000 ohmios, estas RTDs son las más comunes. las RTDs son útiles para medir temperaturas de -200°c a +800°C cerca del tope maximo de disipación. Un RTD puede consistir en tres o cuatro cables. La siguiente figura muestra como un RTD de 3 cables es unido al ADC. RL1, RL2, Y RL3 son las resistencias para los cables del RTD.

Para optimizar totalmente una configuración RTD de 3 cables, requieren dos fuentes de corriente emparejadas de la misma forma. En esta configuración de 3 cables, las resistencias de plomo causan errores solamente si una fuente corriente (IOUT1) es usada, porque la corriente de excitación fluye por RL1, desarrollando un error de voltaje entre AIN1 (+) Y AIN1 (-). El segundo RTD la fuente corriente (IOUT2) es usado compensar el error introducido por la corriente de excitación que fluye por RL1. La exactitud absoluta de cada fuente de corriente no es importante, pero bueno el juego de las dos corrientes es esencial. En el segundo RTD la corriente fluye por RL2. el asumir que RL1 y RL2 son equivalentes (los cables son normalmente del mismo material y de la misma longitud), IOUT1 y IOUT2, el voltaje de error a través de RL2 cancela el voltaje de error a través de RL1, y ningún voltaje de error es desarrollado entre AIN1 (+) Y AIN1 (-). El voltaje es desarrollado dos veces a través de RL3, pero esto es un voltaje común, entonces esto no introduce errores. El ADC tiene el análogo diferencial introduce y acepta una referencia diferencial, permitiendo a una configuración ratiometric para ser puesta en práctica. En la Figura 2, el voltaje de referencia para el ADC también es generado usando las fuentes emparejadas corrientes. Este voltaje de referencia es desarrollado a través de la resistencia de precisión, RREF, y es aplicado a las entradas de referencia diferenciales del ADC. Este esquema asegura que el palmo de voltaje análogo introducido deja ratiometric al voltaje de referencia. Cualquier error en el voltaje de entrada análogo debido al flujo de temperaturas de la fuente RTD corriente es compensado por la variación en el voltaje de referencia.
Thermistors. Una resistencia de thermistors también varía con la temperatura, pero ellos son menos exactos que RTDS. Una fuente sola de corriente normalmente es usada con un thermistor. Como con el RTD, usando una resistencia de precisión para la referencia, con una fuente de corriente que conduce la resistencia de referencia de precisión con el thermistor, esto quiere decir que una configuración ratiometrica es alcanzada. Esto tambien nos dice que la exactitud de la fuente corriente no es importante, porque el flujo de la fuente corriente afecta a ambos: el thermistor y la resistencia de referencia, cancelando asi su efecto. los Thermistors normalmente son usados para la compensación de unión fría en usos de termopar. Su resistencia nominal es normalmente 1000 ohmios o más alto.

Diodos termales. Diodos termales también son usados para medidas de temperaturas. En estos sistemas, la temperatura es calculada midiendo el voltaje de emisor bajo de un transistor unido por diodo. Dos corrientes diferentes son pasadas los diodos. La base, el voltaje de emisor es medido en cada caso. Con una proporción conocida de corriente, la temperatura con exactitud puede ser calculada midiendo la diferencia en el voltaje de emisor bajo en las dos corrientes.