Sonda Pt100 ( termoresistenze / sensori Pt100/Pt1000)
Cosa è un sonde Pt100?
Un sonde Pt100 è un tipo di sensore di temperatura a resistenza impiegato in una vasta gamma di applicazioni per la misurazione della temperatura. Ci sono molti tipi di termoresistenze, ma le più comuni sono le Pt100, disponibili in una ampia varietà di modelli e costruzioni in grado di renderle una scelta pratica per quelle misurazioni della temperatura più precise nell’industria, nella scienza e non solo.
Sensori / Sonda Pt100 disponibili
Siamo il più grande produttore di termoresistenze in Europa. Il fatto che abbiamo disponibile a magazzino una enorme gamma di componenti ci permette di realizzare virtualmente qualsiasi sensore che ci viene richiesto. Possiamo spedire termoresistenze realizzate su misura normalmente entro 5 giorni o prima.
Sonde Pt100 ad isolamento minerale
La nostra tipologia più comune di termoresistenza ideale per la maggior parte delle applicazioni. Vasta scelta di terminazioni.
Termoresistenze con
guaina rigida
Ideali per applicazioni laddove è richiesta una guaina rigida o il sensore è più corto di 50 mm, limitatamente a 250°C. Vasta scelta di terminazioni.
Sonda Pt100 RTD
portatili
Una gamma di termoresistenze portatili adattabili a varie applicazioni dall’uso generale alla misurazione della temperatura superficiale o dell’aria.
Sensore Pt100 per la misurazione superficiale
Una vasta gamma di termoresistenze per la misurazione superficiale incluse le autoadesive, per tubazioni, magnetiche, ecc.
Termoresistenze di
piccolo diametro
Sensori diametro 1,5 & 2,0 mm ideali per misurazioni precise della temperatura in cui si richiede uno scostamento minimo e dei tempi di risposta veloci
Sensore Pt100 con
punta ridotta
sonda pt 100 a risposta rapida ideali per applicazioni industriali e non solo
Termoresistenze per autoclave
Termoresistenze studiate specificatamente per l’impiego in condizioni estreme come nel caso delle autoclavi
Altre tipologie comuni di sensore Pt100
Una ampia gamma di termoresistenze adattabili alla maggior parte delle applicazioni. A baionetta, a vite, per cava di statore, ad elemento semplice.
Termoresistenza (RTD)
La resistenza che un conduttore elettrico oppone al passaggio della corrente elettrica dipende dalla sua temperatura. Questo è dovuto principalmente agli effetti della diffusione degli elettroni e alle vibrazioni del reticolo di atomi. Alla base di questa teoria c’è il fatto che elettroni liberi si spostano attraverso il metallo come onde piane, modificate da una funzione avente la periodicità del reticolo cristallino. L’unica difficoltà è che anche le impurità e i cosiddetti difetti del reticolo possono dare origine a diffusione, che a sua volta provoca variazioni della resistenza. Ma fortunatamente questo effetto è ampiamente indipendente dalla temperatura, quindi non costituisce un problema troppo grave, basta esserne consapevoli.
In linea di massima, il concetto di determinare una temperatura attraverso la misura di una resistenza è molto più semplice da realizzare che nella termometria con termocoppie. Innanzitutto la misura è assoluta, perciò non serve una giunzione di riferimento (o giunto freddo). In secondo luogo, si possono adoperare semplici fili di rame per collegare il sensore alla strumentazione, dal momento che non ci sono particolari vincoli al riguardo. Ci sono tuttavia altre considerazioni da fare, ma per un confronto completo, si rimanda alla Parte 3, sez. 1.
La prima proposta documentata di sfruttare la dipendenza della resistenza dalla temperatura per la misura di quest’ultima risale al 1860 ad opera di Sir William Siemens. Termometri basati su questo principio furono costruiti a partire dal 1870 circa. Tuttavia, benché egli si servisse di platino (il materiale oggi maggiormente impiegato in termometria con termoresistenze – o RTD da resistance temperature detector), le formule di interpolazione erano inadeguate. Inoltre, c’era un problema di instabilità dovuto principalmente ai suoi metodi costruttivi: inseriva un supporto refrattario all’interno di un tubetto in ferro, con il risultato di avere una differenza di dilatazione, il platino sotto sforzo e problemi di contaminazione. Callendar prese il testimone nel 1887, ma soltanto nel 1899 le difficoltà furono spianate e l’uso dei termometri con resistenze al platino poté iniziare.
Fondamentalmente, è ormai accettato oggi che se la relazione tra resistenza e temperatura è nota, regolare e stabile, questa caratteristica possa essere utilizzata nella misura della temperatura. Ma perché ciò avvenga, l’influenza delle impurità sulla resistenza deve essere limitata, come avviene in alcuni metalli preziosi, affinché la resistenza dipenda quasi esclusivamente dalla temperatura. Tuttavia, poiché in termometria “quasi esclusivamente” non è abbastanza, la resistenza dovuta alla presenza di impurità deve essere costante a tutti gli effetti pratici, per essere trascurabile. In altre parole, la composizione fisica e chimica non devono variare.
Pertanto un requisito importante in termometria con termoresistenze è che l’elemento sensibile sia puro. Deve essere ricotto e restare tale per mezzo di opportuno trattamento termico affinché non tenda a cambiare dal punto di vista fisico. Va anche mantenuto in un ambiente al riparo da contaminazione affinché siano assolutamente evitati cambiamenti anche a livello chimico.
Nel frattempo, un’altra sfida per i produttori è trovare un adeguato sostegno per il filo puro e fine, che lo sottoponga al minimo sforzo per la differenza di dilatazione tra il filo e il supporto stesso, anche se le sonde sono collegate a impianti operativi con tutti i problemi di condizioni ambientali difficili.
A seconda del livello di precisione desiderato, la relazione che lega l’uscita del termometro con resistenza al platino alla temperatura è rappresentata dalla seguente equazione quadratica (di Callendar):
Rt/R0 = 1 + At + Bt2
(per temperature sopra 0°C questo approccio di secondo ordine è più che adeguato), o in alternativa da:
Rt/R0 = 1 + At + Bt2 + Ct3 (t-100)
(per temperature sotto 0°C il terzo ordine fornisce maggiore precisione).
Pertanto:
t = [(1/α)(Rt- R0)]/R0 + δ(t/100)(t/100 -1)
in cui Rt è la resistenza del termometro alla temperatura t, R0 è la resistenza del termometro a 0°C, t è la temperatura in °C; A, B e C sono coefficienti costanti determinati per taratura. Nella norma IEC 60751 per RTD industriali, A = 3,90803 x 10-3, B = -5,775 x 10-7 e C = 4,183 x10-12. Per inciso, poiché anche la rappresentazione con questi tre parametri è imperfetta, la scala ITS-90 introduce un’altra funzione di riferimento tramite un sistema di equazioni valide su tutto l’intervallo di temperature praticamente usate al disopra di 0°C (si tratta di un polinomio di 20 termini).
Il coefficiente α pari α (R100-R0)/(100 x R0) esprime fondamentalmente la purezza e lo stato di ricottura del platino, ed è praticamente il coefficiente medio di resistività tra 0°C e 100°C (l’inclinazione media della curva resistenza in funzione della temperatura in quell’intervallo - pt100 sonda ). Il coefficiente α rappresenta invece lo scostamento dall’andamento lineare nel medesimo intervallo. Esso dipende dalla dilatazione termica e dalla densità delle curve di stato vicino all’energia di Fermi. Di fatto, entrambi i valori dipendono dalla purezza del filo di platino. Per platino ad elevata purezza in uno stato di ricottura totale, il coefficiente α è compreso tra 3,925 x10-3/°C e 3,928 x10-3/°C.
Per i termometri con resistenza al platino prodotti commercialmente, le tabelle standard che esprimono la resistenza in funzione della temperatura sono state predisposte sulla base di un valore di R pari a 100 Ω a 0°C ( pt 100 )e un intervallo fondamentale (R100-R0) pari a 38,5 Ω (coefficiente α di 3,85 x10-3/°C) utilizzando platino puro mescolato con un altro metallo (Parte 2, sez. 6). Le tabelle sono disponibili nella norma IEC 60751, classi di tolleranza A e B (le caratteristiche della temperatura in funzione della resistenza e le tolleranze per sonde PRT secondo la norma IEC 60751 sono riportate in questo Compendio).