la differenza tra termocoppia, termistore e rtd

il concetto di temperatura

dal punto di vista fisico, il calore è una misura dell'energia contenuta nel corpo a causa del movimento irregolare delle sue molecole o atomi. proprio come le palline da tennis hanno più energia con l'aumento della velocità, l'energia interna del corpo o del gas aumenta con l'aumento della temperatura. la temperatura è una variabile

la misura di base della temperatura è il grado Kelvin. a 0 ° k (elvin), ogni molecola del corpo è a riposo e non c'è più calore. quindi, non c'è possibilità di temperatura negativa perché non c'è stato di energia inferiore.

in uso quotidiano, la pratica abituale è quella di usare centigrado (precedentemente centigrado). il suo punto zero è il punto di congelamento dell'acqua, che può essere facilmente riprodotto in pratica. ora 0 ° c non è affatto la temperatura più bassa, perché tutti sanno per esperienza. estendendo la scala centigr

L'uomo ha la capacità di misurare la temperatura attraverso i suoi sensi in un intervallo limitato. Tuttavia, non è stato in grado di riprodurre con precisione le misure quantitative. La prima forma di misurazione quantitativa della temperatura è stata sviluppata a Firenze all'inizio del XVII secolo e si basava sull'espansione dell'alcol.

temperatura di misurazione elettrica

La misurazione della temperatura è importante in molte applicazioni, come il controllo degli edifici, la lavorazione degli alimenti e la produzione di prodotti siderurgici e petrolchimici.

In applicazioni industriali e commerciali, i punti di misurazione sono solitamente lontani dai punti di indicazione o controllo. Di solito è necessaria un'ulteriore elaborazione delle misurazioni in controllori, registratori o computer. Queste applicazioni non sono adatte per l'indicazione diretta dei termometri perché li conosciamo dall'uso quotidi

rtd adotta la caratteristica della resistenza del metallo che cambia con la temperatura. Sono sensori a coefficiente di temperatura positivo (ptc) la cui resistenza aumenta con la temperatura. I metalli principali utilizzati sono platino e nichel. I sensori più utilizzati sono i termometri a resistenza a 100 ohm o 1000 ohm rt

RTD è il sensore più preciso per applicazioni industriali e offre anche la migliore stabilità a lungo termine. Il valore rappresentativo di precisione della resistenza di platino è + 0,5% della temperatura misurata. Dopo un anno, può verificarsi un cambiamento di + 0,05 ° C dovuto all'invecchiamento. I termometri a resistenza di platino hanno un intervallo di temperatura compreso tra – 200 e 800 ° C.

variazione della resistenza con la temperatura

la conduttività di un metallo dipende dalla mobilità degli elettroni conduttori. se viene applicata una tensione all'estremità del filo, gli elettroni si spostano verso il polo positivo. i difetti nel reticolo interferiscono con questo movimento. includono atomi di reticolo esterni o mancanti, atomi ai confini dei grani

Il platino è stato ampiamente accettato nella misurazione industriale. I suoi vantaggi includono la stabilità chimica, la fabbricazione relativamente facile (specialmente per la produzione di fili), la possibilità di ottenerlo in forma di alta purezza e proprietà elettriche riproducibili. Queste caratteristiche rendono il sensore di resistenza del plat

I termistori sono fatti di alcuni ossidi metallici e la loro resistenza diminuisce con l'aumento della temperatura. Poiché la caratteristica di resistenza diminuisce con l'aumento della temperatura, viene chiamato sensore di coefficiente di temperatura negativo (ntc).

a causa della natura del processo di base, il numero di elettroni conduttori aumenta esponenzialmente con la temperatura; quindi, la caratteristica mostra un forte aumento. questa ovvia non linearità è uno svantaggio delle resistenze ntc e limita il suo intervallo di temperatura effettiva a circa 100 ° c. Possono, naturalmente, essere linearizzati

la base della termocoppia è la connessione tra due metalli diversi, il termistore. la tensione generata dalla termocoppia e rtd aumenta con la temperatura. rispetto ai termometri a resistenza, hanno un limite di temperatura superiore più elevato, con un vantaggio significativo di diverse migliaia di gradi Celsius. la loro stabilità a lungo termine

effetto termoelettrico

quando due metalli sono collegati tra loro, viene prodotta una tensione termoelettrica a causa della diversa energia di legame degli elettroni e degli ioni metallici. la tensione dipende dal metallo stesso e dalla temperatura. affinché questa tensione termica generi corrente, i due metalli devono naturalmente essere collegati l'uno all'altro estr

se c'è la stessa temperatura in entrambe le giunzioni, non c'è flusso di corrente perché le pressioni parziali generate nei due punti si annullano a vicenda. quando la temperatura alla giunzione è diversa, la tensione generata è diversa e i flussi di corrente. quindi, la termocoppia può solo misurare

il punto di misura è un giunzione esposta alla temperatura misurata. il giunzione di riferimento è un giunzione a temperatura nota. poiché la temperatura nota è di solito inferiore alla temperatura misurata, il giunzione di riferimento è di solito chiamata giunzione fredda. per calcolare la temperatura effettiva del punto di misura, deve essere conosciuta la temperatura di

Gli strumenti più vecchi utilizzano scatole di giunzione termostatiche per controllare la temperatura della giunzione fredda a valori noti come 50 °C. Gli strumenti moderni utilizzano una pellicola sottile rtd all'estremità fredda per determinare la sua temperatura e calcolare la temperatura del punto di misura.

la tensione prodotta dall'effetto termoelettrico è molto piccola e è di pochi microvolts per grado centigrado. Pertanto, le termocoppie non sono normalmente utilizzate nell'intervallo 30 a + 50 ° C, perché la differenza tra la temperatura di giunzione di riferimento e la temperatura di giunzione di riferimento è

cablaggio rtd

in un termometro a resistenza, la resistenza varia con la temperatura. per valutare il segnale di uscita, passa attraverso di esso una corrente costante e viene misurata la caduta di tensione attraverso di esso. per questa caduta di tensione, si obbedisce alla legge di Ohm, v = ir.

la corrente di misura deve essere il più piccola possibile per evitare il riscaldamento del sensore. si può considerare che la corrente di misura di 1ma non introdurrà alcun errore evidente. la corrente produce un calo di tensione di 0,1v in pt 100 a 0 °C. questa tensione del segnale deve ora essere trasmessa attraverso il cavo di collegamento al punto

circuito a due fili

Un cavo con 2 conduttori viene utilizzato per la connessione tra il termostato ed l'elettronica di valutazione. Come qualsiasi altro conduttore elettrico, il cavo ha una resistenza in serie con il termostato a resistenza. Di conseguenza, le due resistenze vengono sommate insieme ed l'elettronica le interpreta come un aumento di temperatura. Per distanze maggiori, la resistenza del cavo può raggiungere diversi ohm e produrre un offset significativo nel valore misurato.

circuito a tre fili

Al fine di minimizzare l'influenza della resistenza del cavo e la sua variazione con la temperatura, viene generalmente utilizzato un circuito a tre fili. Include l'installazione di fili aggiuntivi su uno dei terminali dell'RTD. Ciò porta alla creazione di due circuiti di misura, uno dei quali viene utilizzato come riferimento. Il circuito a tre fili può compensare la resistenza del cavo in termini di valore e variazione termica. Tuttavia, tutti e tre i conduttori devono avere le stesse caratteristiche ed essere esposti alla stessa temperatura. Questo è generalmente applicato in modo sufficiente da rendere i circuiti a tre fili il metodo più diffuso oggi. Non è richiesto alcun bilanciamento del cavo.

circuito a 4 fili

la migliore forma di connessione del termometro di resistenza è il circuito a 4 fili. la misurazione non dipende né dalla resistenza della linea né dai cambiamenti indotti dalla temperatura. non è richiesto alcun bilanciamento della linea. il termometro fornisce la corrente di misura attraverso una connessione di alimentazione. la caduta di

trasmettitore a due fili

utilizzando un trasmettitore a 2 fili invece di un cavo a più fili, si può evitare il problema di un circuito a 2 fili come descritto sopra. il trasmettitore converte il segnale del sensore in un segnale di corrente normalizzata di 4-20ma, che è proporzionale alla temperatura. l'alimentazione del trasmettitore funziona anche attraverso le

cablaggio del termistore

La resistenza di un termistore è generalmente di diversi ordini di grandezza superiore a quella di qualsiasi filo a piombo. Pertanto, l'effetto della resistenza al piombo sulle letture di temperatura è trascurabile, mentre i termistori sono quasi sempre collegati in una configurazione a 2 fili.

cablaggio della termocoppia

A differenza di rtds e termistori, le termocoppie hanno gambe positive e negative, quindi la polarità deve essere osservata. possono essere collegate direttamente al trasmettitore locale a 2 fili e il filo di rame può essere restituito allo strumento ricevente. se lo strumento ricevente può accettare direttamente l'ingresso della termoc