Universidad de Yokogawa: Problemas de interferencias en la medición de temperatura con termopares

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　　Al usar termopares para medir la temperatura, a menudo se enfrenta al problema de las interferencias eléctricas. Por un lado, en los últimos años, debido a la difusión de las fuentes de alimentación con frecuencia variable en diversos sectores, el entorno de pruebas se ha vuelto cada vez más exigente. Por otro lado, el potencial termoeléctrico generado por los cambios de temperatura en los termopares es muy pequeño; por lo tanto, son más susceptibles a las interferencias eléctricas en comparación con otros sensores como las resistencias térmicas. 　　La Figura 1 muestra el diagrama de circuito equivalente de un convertidor de frecuencia común. Se pueden observar tres fuentes de interferencia: la fuente de alimentación comercial a 50 Hz, las interferencias en forma de pulsos de alta frecuencia generadas por la modulación por ancho de pulso (PWM), que implican una densidad de energía elevada, y las interferencias de baja frecuencia provenientes del propio convertidor de frecuencia. 　　Figura 1: Diagrama de circuito equivalente del convertidor de frecuencia. Las funciones para suprimir las interferencias que ofrecen los instrumentos de medición de Yokogawa incluyen: integración, filtrado paso bajo de primer orden, módulos A/D independientes por canal. La integración A/D consiste, como su nombre indica, en realizar una operación de integración sobre la señal analógica durante un tiempo determinado, y posteriormente realizar la conversión A/D. Es posible establecer un tiempo de integración adecuado (período de medición) para cada fuente de interferencia a una frecuencia de trabajo diferente (50 Hz/60 Hz), con el fin de lograr un efecto de supresión eficaz. La figura 2 muestra un esquema de cómo la integración A/D ayuda a suprimir las interferencias. 　　Figura 2: Esquema de supresión de interferencias mediante integración A/D. 　　Cuando la frecuencia de la señal de interferencia no coincide con el período de integración del A/D, no es posible suprimir el efecto de las interferencias únicamente mediante la integración. Por lo tanto, el módulo de alta velocidad de Yokogawa ofrece una función de filtrado; al ajustar la frecuencia de corte del filtro pasabajas de primer orden, en combinación con la integración A/D, se puede reducir la influencia de las fuentes de interferencia de alta frecuencia. Sin embargo, el filtrado provoca un cierto retraso en los resultados de las mediciones, por lo que se utiliza con frecuencia en pruebas de temperatura en estado estacionario. La figura 3 muestra un esquema del uso de la integración A/D en combinación con un filtro pasabajas de primer orden para suprimir las interferencias. 　　 　　Figura 3: Esquema de combinación del conversor A/D con un filtro paso-bajo de primer orden. Actualmente, la mayoría de los instrumentos de adquisición de datos disponibles en el mercado son de tipo de escaneo; es decir, varios canales comparten un mismo conversor A/D, y se alternan su uso mediante relés. La mayor ventaja del escáner es el ahorro de costos, mientras que su desventaja es que la velocidad de adquisición es limitada y el cambio entre canales es susceptible a interferencias. Yokogawa ha lanzado módulos A/D independientes por canal (ver Figura 4); cada canal de medición utiliza un convertidor A/D independiente, lo que aumenta la resistencia a las interferencias y, al mismo tiempo, mejora significativamente la tolerancia a voltajes en modo común. 　　 　　Figura 4: Esquema del circuito del módulo A/D independiente. Además de los métodos de supresión de interferencias que ofrece el registrador, el usuario puede utilizar otras técnicas durante las pruebas prácticas para reducir el impacto de las interferencias. Por ejemplo, se puede utilizar cinta aislante para aislar el objeto a probar de la punta del termopar ； Se elimina la diferencia de potencial generada por la corriente de tierra, mediante la equipotencialización de la fuente de señal y del registrador ； También se puede utilizar cable de termopar con blindaje trenzado para suprimir las interferencias por acoplamiento electrostático durante el cableado del termopar.