La temperatura è uno dei principali parametri fisici. È importante misurarlo e controllarlo sia nella vita di tutti i giorni che nella produzione. Ci sono molti dispositivi speciali per questo. Il termometro a resistenza è uno degli strumenti più comuni utilizzati attivamente nella scienza e nell'industria. Oggi ti diremo cos'è una termoresistenza, i suoi vantaggi e svantaggi, e capiremo anche i vari modelli.
Contenuto
Area di applicazione
termometro a resistenza è un dispositivo progettato per misurare la temperatura di mezzi solidi, liquidi e gassosi. Viene anche utilizzato per misurare la temperatura dei solidi sfusi.
La termoresistenza ha trovato il suo posto nella produzione di gas e petrolio, nella metallurgia, nell'energia, nell'edilizia abitativa e nei servizi comunali e in molti altri settori.
IMPORTANTE! Le termoresistenze possono essere utilizzate sia in ambienti neutri che aggressivi. Ciò contribuisce alla diffusione del dispositivo nell'industria chimica.
Nota! Le termocoppie sono utilizzate anche nell'industria per misurare le temperature, scopri di più su di esse il nostro articolo sulle termocoppie.
Tipi di sensori e loro caratteristiche
La misurazione della temperatura con una termoresistenza viene eseguita utilizzando uno o più elementi di rilevamento della resistenza e il collegamento fili, che sono saldamente nascosti in una custodia protettiva.
La classificazione del veicolo avviene proprio in base alla tipologia dell'elemento sensibile.
Termoresistenza in metallo secondo GOST 6651-2009
Secondo GOST 6651-2009 distinguono un gruppo di termometri a resistenza metallica, cioè TS, il cui elemento sensibile è un piccolo resistore fatto di filo metallico o pellicola.
Misuratori di temperatura al platino
I Platinum TS sono considerati i più comuni tra gli altri tipi, quindi vengono spesso installati per controllare parametri importanti. L'intervallo di misurazione della temperatura si trova da -200 °С a 650 °С. La caratteristica è vicina a una funzione lineare. Uno dei tipi più comuni è Pt100 (Pt - platino, 100 - significa 100 ohm a 0 ° C).
IMPORTANTE! Il principale svantaggio di questo dispositivo è l'alto costo dovuto all'uso di metallo prezioso nella composizione.
Termoresistenze al nichel
Il nichel TS non viene quasi mai utilizzato nella produzione a causa del ristretto intervallo di temperatura (da -60 °С a 180 °С) e difficoltà operative, tuttavia, va notato che hanno il coefficiente di temperatura più elevato 0,00617 °C-1.
In precedenza, tali sensori venivano utilizzati nella costruzione navale, tuttavia ora in questo settore sono stati sostituiti da veicoli in platino.
Sensori in rame (TCM)
Sembrerebbe che il range di utilizzo dei sensori in rame sia addirittura più ristretto di quello di quelli in nichel (solo da -50 °С a 170 °С), ma, tuttavia, sono il tipo di veicolo più popolare.
Il segreto sta nell'economicità del dispositivo. Gli elementi di rilevamento in rame sono semplici e senza pretese nell'uso e sono anche eccellenti per misurare le basse temperature o parametri correlati, come la temperatura dell'aria nel negozio.
La durata di un tale dispositivo è tuttavia breve e il costo medio di un TS in rame non è troppo costoso (circa 1 migliaio di rubli).
Termistori
I termistori sono termometri a resistenza il cui elemento sensibile è costituito da un semiconduttore. Può essere un ossido, un alogenuro o altre sostanze con proprietà anfotere.
Il vantaggio di questo dispositivo non è solo un alto coefficiente di temperatura, ma anche la capacità di dare qualsiasi forma al futuro prodotto (da un tubo sottile a un dispositivo lungo pochi micron). Di norma, i termistori sono progettati per misurare la temperatura da -100 °С a +200 °С.
Esistono due tipi di termistori:
- termistori - avere un coefficiente di resistenza alla temperatura negativo, ovvero con un aumento della temperatura la resistenza diminuisce;
- postulanti - avere un coefficiente di resistenza alla temperatura positivo, ovvero all'aumentare della temperatura aumenta anche la resistenza.
Tabelle di calibrazione per termometri a resistenza
Le tabelle di graduazione sono una griglia riassuntiva mediante la quale è possibile determinare facilmente a quale temperatura il termometro avrà una certa resistenza. Tali tabelle aiutano gli addetti alla strumentazione a valutare il valore della temperatura misurata secondo un determinato valore di resistenza.
All'interno di questa tabella ci sono designazioni di veicoli speciali. Puoi vederli nella riga superiore. Il numero indica il valore di resistenza del sensore a 0°C e la lettera è il metallo di cui è fatto.
Per designare il metallo, utilizzare:
- P o Pt - platino;
- M - rame;
- N - Nichel.
Ad esempio, 50M è un RTD in rame, con una resistenza di 50 ohm a 0°C.
Di seguito è riportato un frammento della tabella di calibrazione dei termometri.
| 50 M (ohm) | 100 M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50°C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0°C | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50°C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100°C | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150°C | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Classe di tolleranza
La classe di tolleranza non va confusa con il concetto di classe di precisione. Con l'aiuto di un termometro, non misuriamo e vediamo direttamente il risultato della misurazione, ma trasferiamo il valore della resistenza corrispondente alla temperatura effettiva alle barriere o ai dispositivi secondari. Ecco perché è stato introdotto un nuovo concetto.
La classe di tolleranza è la differenza tra la temperatura corporea effettiva e la temperatura ottenuta durante la misurazione.
Esistono 4 classi di precisione TS (dai più precisi ai dispositivi con un errore maggiore):
- AA;
- MA;
- B;
- DA.
Ecco un frammento della tabella delle classi di tolleranza, puoi vedere la versione completa in GOST 6651-2009.
| Classe di precisione | Tolleranza, °С | Intervallo di temperatura, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| rame TS | Platino ST | Nichel TS | ||
| aa | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | da -50 °С a +250 °С | - |
| MA | ±(0,15+0,002 |t|) | da -50 °С a +120 °С | da -100 °С a +450 °С | - |
| A | ±(0,3 + 0,005 |t|) | da -50 °С a +200 °С | da -195 °С a +650 °С | - |
| DA | ±(0,6 + 0,01 |t|) | da -180 °С a +200 °С | da -195 °С a +650 °С | Da -60 °С a +180 °С |
Schema di collegamento
Per scoprire il valore della resistenza, deve essere misurato. Questo può essere fatto includendolo nel circuito di misura. Per questo vengono utilizzati 3 tipi di circuiti, che differiscono per il numero di fili e la precisione di misurazione raggiunta:
- Circuito a 2 fili. Contiene un numero minimo di fili, il che significa che è l'opzione più economica. Tuttavia, quando si sceglie questo schema, non sarà possibile ottenere una precisione di misurazione ottimale: la resistenza dei fili utilizzati verrà aggiunta alla resistenza del termometro, che introdurrà un errore a seconda della lunghezza dei fili. Nell'industria, un tale schema viene utilizzato raramente. Viene utilizzato solo per misurazioni in cui non è importante una precisione speciale e il sensore si trova in prossimità del convertitore secondario. 2 fili mostrato nell'immagine a sinistra.
- Circuito a 3 fili. A differenza della versione precedente, qui viene aggiunto un filo aggiuntivo, collegato in breve tempo ad uno degli altri due di misura. Il suo obiettivo principale è la capacità di ottenere la resistenza dei fili collegati e sottrai questo valore (compensare) dal valore misurato dal sensore. Il dispositivo secondario, oltre alla misura principale, misura ulteriormente la resistenza tra fili chiusi, ottenendo così il valore della resistenza dei fili di collegamento dal sensore alla barriera o secondario. Poiché i fili sono chiusi, questo valore dovrebbe essere zero, ma in effetti, a causa della grande lunghezza dei fili, questo valore può raggiungere diversi ohm.Inoltre, tale errore viene sottratto al valore misurato, ottenendo letture più accurate, grazie alla compensazione della resistenza dei fili. Tale connessione viene utilizzata nella maggior parte dei casi, poiché è un compromesso tra l'accuratezza richiesta e un prezzo accettabile. 3 fili rappresentato nella figura centrale.
- Circuito a 4 fili. L'obiettivo è lo stesso di quando si utilizza il circuito a tre fili, ma la compensazione dell'errore è su entrambi i puntali. In un circuito a tre fili, si presume che il valore di resistenza di entrambi i puntali sia lo stesso, ma in realtà potrebbe differire leggermente. Aggiungendo un altro quarto filo in un circuito a quattro fili (cortocircuito al secondo cavo di prova), è possibile ottenere separatamente il suo valore di resistenza e compensare quasi completamente tutta la resistenza dei fili. Tuttavia, questo circuito è più costoso, poiché è richiesto un quarto conduttore, e quindi viene implementato o in imprese con finanziamenti sufficienti, o nella misurazione di parametri dove è necessaria una maggiore precisione. Schema di collegamento a 4 fili puoi vedere nella foto a destra.
Nota! Per un sensore Pt1000, già a zero gradi, la resistenza è di 1000 ohm. Puoi vederli, ad esempio, su un tubo del vapore, dove la temperatura misurata è 100-160 ° C, che corrisponde a circa 1400-1600 ohm. La resistenza dei fili, a seconda della lunghezza, è di circa 3-4 ohm, cioè praticamente non influiscono sull'errore e non ha molto senso utilizzare uno schema di connessione a tre o quattro fili.
Vantaggi e svantaggi delle termoresistenze
Come ogni strumento, l'uso di termometri a resistenza presenta numerosi vantaggi e svantaggi. Consideriamoli.
vantaggi:
- caratteristica quasi lineare;
- le misure sono abbastanza accurate (errore non superiore a 1°С);
- alcuni modelli sono economici e facili da usare;
- intercambiabilità dei dispositivi;
- stabilità del lavoro.
Screpolatura:
- piccolo intervallo di misurazione;
- temperatura limite di misura piuttosto bassa;
- la necessità di utilizzare schemi di connessione speciali per una maggiore precisione, che aumenta i costi di implementazione.
Un termometro a resistenza è un dispositivo comune in quasi tutti i settori. Con questo dispositivo è conveniente misurare le basse temperature senza temere per l'accuratezza dei dati ottenuti. Il termometro non è molto resistente, tuttavia il prezzo ragionevole e la facilità di sostituzione del sensore coprono questo piccolo inconveniente.
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