Sensori RTD sono dispositivi elettronici utilizzati per monitorare la temperatura di gas o liquidi. Sono disponibili in diversi tipi tra cui film sottile, rame e nichel. Alcuni tipi utilizzano un resistore di riferimento, mentre altri utilizzano una configurazione a tre conduttori. Questi sensori sono generalmente basati sul principio resistivo e sono utilizzati in molti settori diversi.
Configurazione a tre derivazioni
Il tipo più comune di sensore RTD è la configurazione a tre fili. Ciò fornisce una buona combinazione di praticità e precisione. Anche se potrebbe non essere accurato per le misurazioni della temperatura assoluta, compensa gli errori causati dalla resistenza dei conduttori.
Il primo passo in una connessione a tre fili è misurare la resistenza dei cavi. In questo caso, la resistenza dei conduttori si aggiunge alla resistenza dell'RTD. Di conseguenza, viene calcolata la resistenza generata nel circuito.
Il secondo passaggio consiste nel sottrarre la resistenza dei conduttori dalla resistenza dell'RTD per ottenere la vera lettura dell'RTD. Questo è il modo migliore per ottenere misurazioni RTD reali.
Uno svantaggio di questo metodo è che è efficace solo per misurazioni a breve distanza. Per garantire un errore minimo, tutti i fili devono essere della stessa lunghezza. Se una delle derivazioni è più corta, l'errore di misurazione sarà maggiore.
Un altro vantaggio di questo design è che la caduta di tensione non è influenzata dalla resistenza del conduttore. La ragione di ciò è che le correnti di campo sono ben adattate. Tuttavia, la resistenza del cavo può essere un problema quando è richiesta una grande quantità di resistenza.
Infine, la configurazione a due fili è la più semplice delle tre. Questo non è molto efficace nelle applicazioni ad alta resistenza, ma funziona bene se utilizzato con un circuito di compensazione.
Sebbene la configurazione a due fili sia la più semplice, è anche la meno efficiente nel fornire i risultati più accurati. Per le misurazioni della temperatura, questo design potrebbe fornire una lettura esorbitante a causa della resistenza aggiuntiva dei cavi.
rame o nichel
I sensori RTD vengono utilizzati per misurare la temperatura in diverse applicazioni industriali. Sono affidabili in ambienti difficili. Questi strumenti funzionano secondo il semplice principio di trasferire il calore a un resistore. All'aumentare del calore, aumenta anche la resistenza.
A seconda del tipo di metallo utilizzato per realizzare l'RTD, il rapporto tra resistenza e temperatura varierà. In generale, maggiore è la resistenza, più precisa sarà la lettura. Tuttavia, la precisione può essere influenzata anche dalla qualità del filo utilizzato per realizzare l'RTD.
Il rame e il nichel sono comunemente usati nei sensori RTD. Entrambi sono relativamente economici e offrono una buona linearità e resistenza alla corrosione. Rispetto al platino, perdono la loro precisione alle alte temperature.
Il rame è più stabile del nichel. Comunemente utilizzato per misurare la temperatura degli avvolgimenti di motori e generatori. Il platino, invece, è immune all'ossidazione e alla corrosione.
Il rame è meno costoso rispetto ad altri elementi RTD. Questo lo rende una scelta popolare. In genere, il rame viene utilizzato per applicazioni a bassa temperatura e il nichel per applicazioni ad alta temperatura.
Il nichel è un metallo chimicamente inerte. È un metallo relativamente economico adatto per applicazioni industriali meno critiche. Ha un intervallo di temperatura molto ristretto rispetto ad altri metalli.
La curva di resistenza per ogni metallo varia con la purezza del metallo. Pertanto, è importante selezionare componenti con un elevato rapporto di resistenza. Un valore R0 più alto renderà più facile misurare con precisione la resistenza.
Il platino ha un coefficiente di temperatura molto elevato. Può essere prodotto utilizzando due o tre fili. Sebbene il platino possa essere molto costoso, è il materiale preferito per gli RTD.
film
I sensori RTD a film sottile vengono utilizzati per misurare la temperatura in vari campi. Sono durevoli, robusti e una soluzione conveniente. I tipi e le dimensioni dei resistori sono disponibili in un'ampia varietà e possono essere progettati in modo flessibile per molte applicazioni diverse.
Tipicamente, un sottile strato di metallo viene posto su un substrato ceramico. Il substrato viene quindi microrivestito con un rivestimento in vetro per una maggiore robustezza. Inoltre, all'involucro metallico viene solitamente applicato un rivestimento protettivo.
Il filo resistivo viene quindi formato in minuscole bobine e montato all'interno di un corpo in ceramica. Ciò fornisce uno sforzo meccanico minimo e consente misurazioni accurate.
Il platino è comunemente usato nella costruzione di sensori RTD. Sono noti per la loro elevata linearità, il che significa che la variazione di resistenza corrisponde esattamente al dispositivo. Tuttavia, la purezza del platino può influenzare l'accuratezza delle letture.
Il rame è un altro materiale comunemente utilizzato nella costruzione di sensori RTD. Ha una buona linearità e una buona resistenza alla corrosione. Tuttavia, ha un intervallo di temperatura limitato.
Il nichel è utilizzato anche nella costruzione di sensori RTD. Il nichel ha una buona resistenza elettrica, ma la sua linearità è moderata.
Il platino è la scelta più accurata, con il più grande coefficiente di temperatura positivo. Sono disponibili anche componenti in rame e nichel, ma la loro variazione di resistenza non è costante a temperature più elevate.
La giunzione fredda di un sensore RTD è generalmente una guaina metallica in Inconel o acciaio inossidabile. Sono disponibili vari connettori o jack per la giunzione a freddo del sensore. Questi sono solitamente collegati all'elemento sensibile mediante saldatura o brasatura.
I sensori RTD a film sottile possono essere fabbricati con una guaina in acciaio inossidabile di 2 mm di diametro. Questi componenti vengono poi rifiniti mediante rifilatura laser, saldatura o serigrafia.
Resistenza di riferimento
Il resistore di riferimento di un sensore RTD è una parte importante del sistema di misurazione della temperatura. Il sensore cambia resistenza in base alla temperatura e il dispositivo misura questa resistenza per produrre una tensione a circuito aperto. Sono disponibili diversi valori di resistenza standard che variano a seconda del tipo di RTD utilizzato.
Il valore di resistenza nominale più comune è 100 ohm. Il platino è un materiale elementare comune per gli RTD grazie alla sua resistenza chimica e stabilità. Ha un'ampia gamma di temperature di esercizio.
Il platino è ampiamente standardizzato e meno suscettibile alla contaminazione. Tuttavia, la temperatura del componente può influire sulla precisione della misurazione. Inoltre il filo di platino è purissimo e presenta un'ottima riproducibilità delle caratteristiche elettriche.
Molte applicazioni richiedono più RTD. A causa della complessità degli RTD, è importante capire come guidarli correttamente.
Uno dei metodi più comuni consiste nell'utilizzare una fonte corrente. Ciò consente una compensazione più diretta delle cadute di tensione. Tuttavia, i metodi di interfaccia devono essere adattati all'applicazione.
Un altro metodo consiste nell'utilizzare un'interfaccia a due fili. Due conduttori collegano l'alimentatore all'RTD. I cavi contribuiscono anche alla resistenza del circuito. Tuttavia, questi cavi possono avere un impatto significativo sulla precisione della lettura.
Quando si sceglie un'interfaccia a due fili, il progettista deve considerare la resistenza dell'elemento sensibile e dei cavi di collegamento. La mancata compensazione della resistenza dei conduttori provoca grandi errori nelle letture.
Al momento di decidere su un'interfaccia RTD, il progettista dovrebbe scegliere un sistema in grado di eliminare gli effetti della resistenza del piombo. Alcuni progetti utilizzano un sistema a quattro fili, che fornisce una maggiore precisione nell'eliminare la resistenza del cavo.
Norma di tolleranza
Esistono diversi tipi di standard di tolleranza per i sensori RTD. La scelta di quella giusta dipende dall'applicazione.
Il primo passaggio consiste nel definire l'intervallo di temperatura in cui si prevede di utilizzare il sensore. Più comunemente, ciò si ottiene selezionando un materiale per il trasferimento di calore. Devi anche considerare il tipo di elemento sensibile che stai utilizzando. Alcuni tipi di elementi sensibili sono più precisi di altri.
Esistono due tipi principali di cavi utilizzati nei sensori RTD. Questi includono connessioni a tre fili e connessioni a quattro fili. Entrambe le connessioni richiedono una considerazione speciale a causa della resistenza del cavo coinvolta.
Nella maggior parte dei casi, gli RTD più accurati sono quelli che soddisfano uno o più dei seguenti criteri. In generale, maggiore è la precisione, più costoso è il sensore. È anche comune trovare sensori con precisione frazionaria, ma ciò non è sempre possibile.
Gli RTD ad alta precisione sono spesso descritti come una frazione della precisione di Classe B. Questa è una buona indicazione che il produttore comprende l'origine dell'errore.
L'elemento RTD stesso è solitamente realizzato in platino o film sottile di platino. Ha un coefficiente di temperatura di 0,385 ohm per grado Celsius. Sebbene possa sembrare ovvio, in realtà ci sono molte variazioni in questo coefficiente di temperatura.
Uno degli standard di tolleranza più comunemente utilizzati per i sensori Pt100 è la curva DIN. Questa curva definisce le caratteristiche di resistenza e temperatura del sensore 100 O.
Misuratori di portata elettromagnetici
Disponiamo di apparecchiature di prova avanzate e complete di prim'ordine nel settore, laboratori di prove fisiche, apparecchiature di calibrazione automatica della pressione, apparecchiature di calibrazione automatica della temperatura, ecc. Le apparecchiature di cui sopra possono garantire pienamente la fornitura di prodotti finali di alta precisione ai clienti e possono garantire che i clienti possono soddisfare i requisiti di prova a tutto tondo per le proprietà fisiche e chimiche dei materiali, test dimensionali geometrici ad alta precisione, ecc.
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